电解池的原理及应用上课课件.ppt

专题1化学反应与能量变化,第二单元化学能与电能的转化,电解池的工作原理及应用,分析下图，判断哪个是原电池，哪个是电解池。,知识回顾,我们知道常温下金属与氯气能发生反应，放出大量的热。金属也能在常温下与氧气发生反应。工业上分别以NaCl和Al2O3为原料生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？上述过程中发生了什么形式的能量转化？,一、电解原理,电流是发生反应的动力(使不能自发进行的反应顺利进行)阴阳离子做定向移动的导电过程,也就是两极发生氧化还原的过程,即电解质溶液的导电过程即为电解过程。在电解过程中电能转化为化学能。,电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。,在水溶液或熔化状态下，不需通电。,在水溶液或熔化状态下通电。,电解质电离成为自由移动的离子。,阴、阳离子定向移动，在两极上得失电子成为分子或原子。,产生自由移动的离子。,发生氧化还原反应，有新物质生成。,电离是电解的先决条件和物质基础。,必须有电解质的电离作前提。,附：电离和电解的比较,二、电解池：,1、定义：电能转化为的化学能的装置2、形成电解池的条件：与电源相连的两个电极电解质溶液或熔化电解质形成闭合回路3、电极名称：阴极:与电源负极相连,进电子,还原反应阳极:与电源正极相连,出电子,氧化反应4、电极材料惰性电极：C、Pt、Au,不参与反应活性电极：Ag及前面的金属，作阳极溶解,正、负极,阴、阳极,原电池,电解池,负极氧化反应正极还原反应,阳极氧化反应阴极还原反应,图119是电解熔融态氯化钠的原理。请讨论下列问题,2.通电后电极表面分别发生了什么变化？请写出两电极上发生的电极反应式。,3.请分析电解过程中的电子的流向。,1.通电前，（图121左图）和通电后（图121右图），熔融态氯化钠中Na+和Cl-的运动有何差异？请在图121中用箭头表示Na+和Cl-的运动情况。,电解熔融氯化钠,通电前,Na+Cl-在_运动。通电后,Na+向_极(与电源_相连)移动，Cl-向_极(与电源_相连)移动。电子从电源负极流向_极,电极反应为,发生_反应。电子从电解池阳极流向_极,电极反应为,发生_反应。总反应为_。,阴,无规则自由,负极,阳,正极,电解池阴,2NaCl2Na+Cl2,氧化,还原,电源正,2Na+2e-=2Na,2Cl-2e-=Cl2,下面以石墨为电极电解氯化铜溶液为例来分析。,这是电解熔融盐的情况。电解电解质溶液又会发生什么反应呢？,U形管中装有氯化铜溶液，插入两根石墨棒作为电极，接通直流电源，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，观察管内的现象和试纸颜色的变化,活动与探究P19,电解:CuCl2Cu+Cl2,2Cl-2e-=Cl2,阴离子移向,阳离子移向,电子流向,阳极,阴极,CuCl2溶液,e-,e-,氧化反应,还原反应,Cu2+2e-=2Cu,原理分析,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？,思考：,（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）,5、电解时离子放电顺序,阴极:阳离子放电（金属活动顺序的反顺序）,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Fe2+Zn2+,阳极:,S2IBrClOH含氧酸根F,当阳极为活性电极(Ag以前)时，电极本身优先放电；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，常见阴离子放电顺序为,注意Fe3+Cu2+Fe2+,想一想：若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？,阴极,阳极,判断下列装置各属于什么池？并且写出各电极的电极反应式。,正极,负极,（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。,氯碱工业:离子交换膜法制烧碱,1、电解饱和氯化钠溶液,Cl2,Cl2,Cl,H2,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,阳极室,阴极室,电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子,试写出电解饱和食盐水的电极反应：,阴极：阳极：总反应：,2H+2e-=H2,2Cl-2e-=Cl2,NaOH,电镀铜,概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。,电镀池形成条件,电镀的特点,电镀液的组成及酸碱性基本保持不变,为了使镀层致密、坚固、光滑，还要采取一些措施：(1)镀件进行抛光和清洗，使镀件洁净、光滑；(2)电镀液的离子浓度始终保持恒定，常将电镀液制成络合物；(3)电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压，使电镀液pH在一定范围内。在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属离子等，减少电镀污染的途径：(1)电镀废水经过处理，回收其中有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到符合工业废水的排放标准.(2)改进电镀工艺,尽量使用污染少的原料.如采用无氰电镀等,阅读了解,(3)电极反应式(4)阳极上比铜不活泼的金属，沉积于阳极底部，成为阳极泥，可以提炼金、银等贵重金属,4、铝的冶炼,（1）电解AlCl3溶液能否得到单质铝？（2）电解熔融状态的AlCl3能否得到单质铝？（3）电解Al2O3的电极反应和电解总式？,冶炼其它活泼金属（钾、钙、钠、镁等）,阴极：4Al3+12e-=4Al,阳极：6O2-12e-=3O2,电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4）的电解电解电解质型：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解电解质和水同时被电解型A、放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgBr2)溶液的电解B、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解,用惰性电极电解电解质溶液的规律,四、电解规律（惰性电极）,增大,加H2O,电解水,不变,减小,减小,增大,增大,减小,增大,生成新物质,生成新物质,通入HCl,通入HCl,加入CuO,电解电解质,放出H2生成碱,放出O2生成酸,用惰性电极电解下列溶液,根据电解规律填写下表,练习1、写出下列装置的电极反应式及总反应方程式,练习2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CCuSO4溶液的PH值逐渐减小DCuSO4溶液的PH值不变,AC,五、原电池与电解池的结合,装置及电极的判断方法,若有一极能与电解质溶液反应则该池为原电池、该极为负极，与之相连的为电解池的阴极;若都能反应，则活泼性最强的或两极差距最大的为原电池。,例1、根据电解原理，画出电解CuSO4水溶液的电解装置，用碳棒做两极材料，注明阴、阳两极，写出电极反应式及总的电解化学方程式。若阴极上有1.6gCu析出,则电子转移数是_。阳极产生气体的体积（标准状况）为_。,六、电化学有关计算,例2、下图所示装置中，甲，乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加，据此回答问题：电源的N端为_极、电极b上发生的电极反应为_列式计