电解质在通电情况下的变化.ppt

第七章 探究电解质溶液的性质 第四节第四节 电解质溶液在通电电解质溶液在通电 情况下的变化情况下的变化 原电池 “ “负极出电子，电子回正极负极出电子，电子回正极” ” 必发生 失电子 的 氧化反应 必发生 得电子 的 还原反应 原原 电电 池池 原原 理理 G Zn Cu H2SO4溶液 写出右图原电池的电极反应、电池总反应。 负极：Zn 2e- Zn2+ 正极： 2H+ 2e- H2 电池总反应：Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 构成原电池的条件是什么？ (1)有两个活动性不同的导体作电极 (2)两电极都接触电解质溶液（酸、碱、盐） 正极、负极、电解质溶液构成闭合回路 (3)负极材料能与电解质溶液能发生自发进行 的氧化还原反应。 把化学能转化为电能的装置。 闭合 电路 电极相连 接触电解质溶液 自发的氧化还原 反应分两处进行 简单原电池的正负极和电子流向如何？ 氧化反应 Zn-2eZn2+ 铜锌原电池 电解质溶液 失e，沿导线传递，有电流产生 还原反应 2H+2e- H2 阴离子 阳离子 负极 正极 阳离子 判断下列装置，哪些能形成原电池? NaOH Al C (A) 酒精 Zn Cu (B) H2SO4 Zn Zn (C) (D) H2SO4 Zn Cu H2SO4 ADE 盐桥 (E) 一、电解氯化铜溶液 CC CuCl2溶液 问题：如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置 吗？ e- e- e-e- 通电时离子和电子的移动方向 Cu2+ H+ OH- Cl- 电极电 势高 电极电 势低 + + + + + 【实验】 1实验现象及结论： 与电源负极相连的碳棒有一层 红色的铜生成。 发生还原反应 阴极。 与电源正极相连的碳棒上有气 泡产生，经检验，是氯气。 发生氧化反应 阳极。 反应式：CuCl2 Cu + Cl2 CC CuCl2溶液 CuCl2 阴极阳极 2电解氯化铜溶液原理： 通电前：CuCl2 Cu2+ + 2Cl， Cu2+、Cl为自由移动的离子； 通电后：Cu2+移向阴极得到电子， Cl移向阳极失去电子； 电极反应： 阳极：2Cl 2eCl2（氧化反应） 阴极：Cu2+ 2eCu（还原反应） 总反应式：CuCl2 Cu + Cl2 通电前 阴极 阳极 通电后 1.电解 概念: 使电流通过电解质溶液(或熔化 的电解质)而在阴阳两极引起氧化 还原反应的过程 二、电解原理及其应用 2.电解池 (1)装置特点：将电能转化转化为化学能 (2)形成条件 两个电极（只说阴、阳极，不能讲正负极） 电解质溶液 (或熔化的电解质) 直流电源（形成闭合回路） 3电极的判断 阴极：与电源负极相连，电子流入，发生还原反应 阳极: 与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应 Cu2+ H+ OH- Cl- e-e- （1）在阳极上 活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳 离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极(Pt、石墨)时：溶液中阴离子的放电顺序： S S 2-2-I I - - BrBr - - ClCl - - OHOH - - NONO 3 3 - - SOSO 4 4 2-2-( (等含氧酸根离子） 等含氧酸根离子）FF - - 。 （2）在阴极上 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反 应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是： AgAg + + FeFe3+ 3+Cu Cu2+ 2+H H + + PbPb2+ 2+Sn Sn2+ 2+Fe Fe2+ 2+Zn Zn2+ 2+Al Al3+ 3+Mg Mg2+ 2+ NaNa + + CaCa2+ 2+ K K + + （与金属活动性顺序相反） 4电解电极产物的判断：要判断电极反应的产物必须要判断电极反应的产物必须 掌握放电顺序。 掌握放电顺序。 （一）氯碱工业简介 1、概念： 工业上用电解饱和食盐水的方法来制 烧碱、氯气、氢气，并以它们为原料生 产一系列化工产品，称为氯碱工业。 三、氯碱工业 2、氯碱工业产品： 电解饱和食盐水 NaOH Cl2 H2 含氯漂白剂 HCl 有机合成 造纸 玻璃 肥皂 纺织 印染 有机合成 合成氯化物 农药 有机合成 金属冶炼 （二）氯碱工业原理 思考: （1）电解池的两极各产生什么现象?若在两 极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象? （2）怎样初步检验两极产物的生成? 在U型管里装入饱和食 盐水，用一根碳棒作阳 极，一根铁棒作阴极。 接通直流电源 1.电解食盐水 现象： 阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉KI溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红 阳极：2Cl-2e- Cl2 阴极：2H+2e- H2 总式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 (条件:通直流电) nNaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质， 微弱电离，因此在溶液中存在着Na、H、Cl、OH四 种离子。当接通直流电源后，带负电的OH和Cl向阳 极移动，带正电的Na和H向阴极移动。在这样的电解 条件下，Cl比OH容易失去电子，在阳极被氧化成氯 原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的碘化钾淀粉 试纸变蓝。 n在阴极，H比Na容易得到电子，因而H不断地从阴极 获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出 。 n溶液中的H是由水的电离生成的，由于H在阴极上不 断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡 ，水分子继续电离出H和OH，H又不断得到电子变成 H2，结果在阴极区溶液里OH的浓度相对地增大，使酚 酞试液变红。 + Cl2 Cl2 Cl H2 Na+ H+ OH 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和 NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 离子交换膜 阳 极 金属钛网 阴 极 碳钢网 阳 极 室 阴 极 室 2氯碱工业:离子交换膜法制烧碱 （1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH 离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室 和阳极室。 （2）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢 氧化钠的产量。 粗盐的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与 碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜 精制食盐水 杂质的除去过程： 粗盐水 含少量 Ca2+.Mg2+ 精制 盐水 1、Na2CO3必须在BaCl2之后 2、加入盐酸在过滤之后 复习思考： n1根据什么确定电解池的电极名称？根据什么确定原 电池的电极名称？ n2氯化铜溶液中有氯离子、氢氧根离子、铜离子、氢 离子，为什么电解氯化铜溶液时氯离子和铜离子分别在 电极上放电生成氯气和铜，而不是氢氧根离子、氢离子 放电生成氧气和氢气？ n3用惰性电极电解时，常见的阴阳离子放电顺序？ n4电解加有酚酞的饱和食盐水时什么极附近溶液变红 ？为什么？ n5精制食盐水时除去Ca2+、Mg2+、SO42-时加入试剂的顺 序？ n1根据什么确定电解池的电极名称？ 根据什么确定原电池的电极名称？ 电解池： 与电源负极相连的电极叫阴极； 与电源正极相连的电极叫阳极。 原电池： 较活泼金属电极叫负极； 较不活泼金属电极叫正极(或能导电的非 金属如石墨等) n2氯化铜溶液中有氯离子、氢氧根离 子、铜离子、氢离子，为什么电解氯 化铜溶液时氯离子和铜离子分别在电 极上放电生成氯气和铜，而不是氢氧 根离子、氢离子放电生成氧气和氢气 ？ 答： Cu2+ H移向阴极，Cu2+比H容易 得到电子，因而Cu2+ 不断地从阴极获得 电子被还原金属铜； Cl 和OH移向阳 极，Cl比OH容易失去电子，因而Cl 在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯 分子而得到氯气； n3用惰性电极电解时，常见的阴阳离 子放电顺序？ 阳极：用惰性电极(Pt、石墨)时：溶液中阴离子的 放电顺序：S S2- 2-I I - - BrBr - - ClCl - - OHOH - - NONO 3 3 - - SOSO 4 4 2-2-( (等含 等含 氧酸根离子）氧酸根离子）FF - - 。 阴极：阳离子在阴极上放电顺序是： AgAg + + FeFe3+ 3+Cu Cu2+ 2+H H + + PbPb2+ 2+Sn Sn2+ 2+Fe Fe2+ 2+Zn Zn2+ 2+Al Al3+ 3+ MgMg2+ 2+Na Na + + CaCa2+ 2+ K K + + （与金属活动性顺序相反） n4电解加有酚酞的饱和食盐水时什么 极附近溶液变红？为什么？ n阴极附近溶液变红。 n水的电离生成H和OH，由于H在阴极 上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附 近的水的电离平衡，结果在阴极区溶液里 OH的浓度相对地增大，使酚酞试液变红 。 n5精制食盐水时除去Ca2+、Mg2+、 SO42-时加入试剂的顺序？ Na2CO3必须在BaCl2之后；加入盐酸 在过滤之后。 1.电镀 定义 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层 其它金属或是合金的过程。 装置 阳极： Cu - 2e Cu2+ 阴极： Cu2+ 2e Cu 电镀的结果，硫酸铜溶液的浓度保持不变。 电镀材料的选择 阴极镀件 电镀液含有镀层金属离子的溶液 阳极镀层金属 铁 片 铜 片 硫酸铜溶液 四、电解原理的应用 2.铜的电解精炼 电极反应式 阴极（纯铜）: Cu2+ + 2e- Cu (还原反应) 阳极（粗铜）: Cu - 2e- Cu2+ (氧化反应) Zn - 2e- Zn2+ Ni-2e- Ni2+ 阳极泥: 相对不活泼的金属 以单质的形式沉积在电解槽 底,形成阳极泥 粗铜纯铜 CuSO4溶液 小结 与电源正极相连 阳极 阴极 与电源负极相连 发生氧化反应 阳离子移向 阴离子移向 发生还原反应 1、电源、电极、电极反应关系 2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金 1、池型的判断 有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池； 多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是 在原电池带动下的电解池。 小结：一、原电池与电解池的比较及判断： 3、电解池放电顺序的判断 阳极放电： 1）惰性电极：则溶液中阴离子放电。 2）非惰性电极：电极材料首先失电子。 阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。 2、电极的判断 原电池，看电极材料，电解池看电源的正负极。 实实 质质 装置名称 能量转转化 电电极名称 装置差异 电电子流向 电电极反应应 原电池电解池 负极：电子流出 正极：电子流进 阴极：与电源负极相连 阳极：与电源正极相连 无电源，两极材料不同有电源，两极材料可同可异 正极：得电子 还原反应 负极：失电子 氧化反应 阴极：得电子 还原反应 阳极：失电子 氧化反应 电源负极 阴极 电源正极 阳极 负极 正极 化学能 电能电能 化学能 电极式写法： 找物质，标得失 选离子，平电荷 配个数，巧用水 负极判断方法： 1、较活泼的金属 2、电子流出 3、发生氧化反应 阳极判断方法： 1、连电源正极 2、发生氧化反应 3、阴离子移向 原电电池电电解池电镀电镀 池 定义义 化学能转变转变 成电电能的 装置。 将电电能转变转变 成化学能 的装置。 应应用电电解原理在某些金属 表面镀镀上一层层其它金属的 装置。 形成 条件 活动动性不同两电电极 电电解质质溶液 形成闭闭合回路 两电电极接直流电电源 电电极插人电电解质质溶 液 形成闭闭合回路 镀层镀层 金属接电电源正极， 待镀镀金属接电电源负负极 电镀电镀 液须须含有镀层镀层 金 属的离子 电电极 名称 负负极：较较活泼泼金属； 正极：较较不活泼泼金属 (或能导电导电 的非金属 等) 阳极：电电源正极相连连 阴极：电电源负负极相连连 阳极：镀层镀层 金属； 阴极：镀镀件 电电极 反应应 负负极：氧化反应应 正极：还还原反应应 阳极：氧化反应应 阴极：还还原反应应 阳极：氧化反应应 阴极：还还原反应应 三池比较：原电池、电解池、电镀池的比较 练习 1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池 。 2100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌 片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢 气的总量，可采用的方法是（ ）。 A加入适量的6mol/L的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液 C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液 B n1、用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液 中，通电电解。当溶液的pH值由6.0下降到 2.0 (电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴 极析出铜的质量 （ ） n16 32 64 128 n2、用惰性电极电解M(NO3)的水溶液，当 阴极上增重ag时，在阳极上同时产生b L氧 气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量是 nA. B. C. D. 4.用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电 解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时 阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变 化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是： A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg B .为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通 电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法 正确的是 AX是正极，Y是负极 BX是负极，Y是正极