湖南省永州市高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池的工作原理及应用教学课件 新人教版选修4.ppt

电解池的工作原理及应用 在u形管中加入饱和氯化铜溶液 用石墨棒作电极 接通电源 电解数分钟后 观察现象 1 接电源负极的石墨棒上有 电极反应为 2 接电源正极的石墨棒上有 电极反应为 3 电解反应的化学方程式 4 在上述电解反应中 被氧化的物质是 被还原的物质是 有红色物质析出 cu2 2e cu 有黄绿色气体放出 2cl 2e cl2 cucl2 cu cl2 cucl2 cucl2 构成电解池需要什么条件 与外加电源相连的两个电极有电解质溶液形成闭合回路 电解原理及电解池 1 电解 让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质 在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解 2 电解池 把电能转化为化学能的装置叫电解池 3 电极名称和电极反应与电源负极相连的电极叫阴极 阴极上发生还原反应 与电源正极相连的电极叫阳极 阳极上发生氧化反应 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 4 电极的判断 5 电子 离子的流向 阳离子在电解质溶液中移向阴极阴离子在电解质溶液中移向阳极 加cucl2 变小 思考1 电解后氯化铜的浓度如何变化 思考2 若要使电解质溶液复原 怎么办 思考3 什么叫离子放电 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫离子放电 阳极 先看电极后看溶液 1 活泼金属电极 金属电极失电子 除金和铂 2 惰性电极 溶液中阴离子失去电子 失电子能力为 s2 so32 i br cl oh 含氧酸根 f 阴极 溶液中阳离子得电子 得电子能力为 ag fe3 cu2 h 酸 pb2 sn2 fe2 zn2 h 水 al3 mg2 6 电极产物的判断及电极反应的书写 分析电解反应的一般思路 溶液中存在的离子 两极上的电极反应 离子的移动方向及放电顺序 判断电解池的阴 阳极 比较原电池与电解池的异同点 化学能转变成电能的装置 自发的氧化还原反应 将电能转变成化学能的装置 非自发的氧化还原反应 活动性不同两电极 电解质溶液 形成闭合回路 两电极接直流电源 电极插入电解质溶液 形成闭合回路 负极 较活泼金属 正极 较不活泼金属 或能导电的非金属等 阳极 电源正极相连阴极 电源负极相连 负极 氧化反应正极 还原反应 阳极 氧化反应阴极 还原反应 含氧酸 h2so4 强碱 naoh 活泼金属的含氧酸盐 na2so4 无氧酸 hcl 阴极 4h 4e 2h2 阳极 4oh 4e o2 2h2o 减小 增大 不变 h2o 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 增大 hcl 不活泼金属的无氧酸盐 cucl2 阳极 2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e cu 增大 cucl2 活泼金属的无氧酸盐 nacl 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 增大 hcl 不活泼金属的含氧酸盐 cuso4 阳极 4oh 4e o2 2h2o阴极 2cu2 4e 2cu 减小 cuo 放氢生碱 放氧生酸 二 非惰性电极材料 1 以铜为电极材料电解硝酸银2 以铜为电极材料电解硫酸钠3 以银为电极材料电解硝酸银 电解原理的应用 2 电镀 如何在餐具上镀上一层光亮的金属银呢 电解原理的应用 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 目的 特点 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 使金属增强抗腐蚀的能力 增加美观和表面硬度 阳极本身参加电极反应 电解质溶液的浓度保持不变 2 电镀 电解原理的应用 2 生成物h2和cl2混合有什么危险 1 cl2接触naoh溶液会反应 反应方程式为 cl2 2naoh nacl naclo h2o 混合遇火或强光能反应 使用离子交换膜将池分开 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 总反应 2nacl 2h2o cl2 h2 2naoh离子反应 2cl 2h2o cl2 h2 2oh 电解 电解 1 氯碱工业 用惰性电极电解nacl溶液 3 如何不让生成物h2和cl2混合 电解原理的应用 1 电解饱和食盐水制烧碱 氯气和氢气 电解原理的应用 1 生产设备名称 阳离子交换膜电解槽 a 防止cl2和h2混合而引起爆炸b 避免cl2与naoh反应生成naclo而影响naoh的产量 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 把电解槽隔成阴极室和阳极室 1 电解饱和食盐水制烧碱 氯气和氢气 2 离子交换膜的作用 电解饱和食盐水 以氯碱工业为基础的化工生产 电解原理的应用 电解精炼铜后cuso4溶液的浓度略有减小 zn 2e zn2 阳极 粗铜 zn fe ni cu ag au等 阴极 纯铜电解液 cuso4溶液 3 电解精炼 阳极 阴极 fe 2e fe2 ni 2e ni2 cu 2e cu2 ag au cu2 2e cu 粗铜 纯铜 电解精炼铜的原理示意图 纯铜作阴极 粗铜作阳极 e e 硫酸铜溶液作电解液 19 电解原理的应用 4 电冶金 金属na 电解法冶炼活泼金属k al 电解熔融氯化钠制钠 电解原理的应用 工业上采用fe c为电极电解k2mno4溶液制kmno4 电解时应以作阴极 电解过程中阴极附近溶液ph将会 阳极反应式为总电解反应式为 fe 增大 mno42 e mno4 5 电解制备重要物质 1 用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液 一段时间后 向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是 a agno3b na2so4c cucl2d kcl2 下列各组溶液电解一段时间后 再加入相关物质 溶液能恢复原状况的是 电解质溶液阳极阴极加入的物质anacl溶液碳铁盐酸bnaoh溶液碳碳水c硫酸铜溶液铜碳硫酸铜d硫酸铁碳h2o c b 练习 3 试写出下列装置中所发生的电极反应方程式 石墨石墨粗铜纯铜纯铜铁 cuso4溶液 cuso4溶液 cuso4溶液 a b c 4 如图所示装置 指出a b池的名称 电极名称 电极反应式 二池ph值的变化情况 5 如上图所示 通电后a极上析出ag 对该装置的有关叙述正确的是a p是电源的正极b f极上发生的反应为 4oh 4e 2h2o o2 c 电解时 甲 乙 丙三池中 除e f两极外 其余电极均参加了反应d 通电后 甲池ph减小 而乙 丙两池溶液的ph不变 b 2 用铂电极电解下表中各组物质的水溶液 电解一段时间以后 甲 乙两池中溶液的ph值均减小 而在 和 两极 电极产物的物质的量之比为1 2的是甲乙abcd甲kohh2so4na2so4cuso4乙cuso4agno3hclhno3 d 电解原理的应用 1 金属镍有广泛的用途 粗镍中含有少量fe zn cu pt等杂质 可用电解法制备高纯度的镍 下列叙述正确的是 已知氧化性 fe2 ni2 cu2 d d 电解后 电解槽底部的阳极泥中只有cu和pt a 阳极发生还原反应 其电极反应式 ni2 2e ni b 电解过程中 阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 c 电解后 溶液中存在的金属阳离子只有fe2 和zn2 还原性 fe ni cu 电解原理的应用 2 如图装置中通直流电5min后 铜电极质量增加2 16g 1 电源x的名称为 极 2 若b中是对粗铜的精炼 则a极为 3 在a收集到气体的体积为 l 标况 ag e ag 阴极反应 阴极 阳极 负极 正极 负 精炼池 纯铜 根据转移电子守恒 0 448 1 用石墨电极电解100mlh2so4与cuso4的混合液 通电一段时间后 两极均收集到2 24l 标况 气体 则原混合液中cu2 的物质的量浓度为 a 1mol lb 2mol lc 3mol ld 4mol l a 四 电解计算 电子守恒法 30 2 铂电极电解1lcu no3 2和kno3混合溶液 通电一段时间 两极均产生11 2l 标况 气体 求电解后溶液的ph 并确定析出铜的物质的量 解析 阳极4oh 4e 2h2o o2 阴极cu2 2e cu2h 2e h2 阳极转移电子的物质的量为 0 5 4 2mol 消耗oh 2mol 即产生h 2mol 阴极生成0 5molh2 消耗h 1mol 所以溶液中c h 1mol lph 0生成h2转移的电子 0 5 2 1mol 故还有1mole 用于还原cu2 可析出铜为0 5mol 四 电解计算 电子守恒法 31 练习 1 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 2 7mgb 5 4mgc 10 8mgd 21 6mg b 32 2 某硝酸盐晶体化学式为m no3 x nh2o 相对分子质量为242 将1 21g该晶体溶于水配成100ml溶液 用惰性电极进行电解 当有0 01mol电子转移时 溶液中金属离子全部析出 此时阴极增重0 32g 求 金属m的相对原子质量及x n值 电解溶液的ph 溶液体积仍为100ml mx xe m0 005mol0 01mol0 32g 所以 x 2 m 64 n 3 产生h 为0 01mol ph 1 2 按下图的装置进行电解实验 a极是铜锌合金 b极为纯铜 电解质中含有足量的铜离子 通电一段时间后 若a极恰好全部溶解 此时b极质量增加7 68克 溶液质量增加0 03克 则a合金中cu zn原子个数比为a4 1b3 1c2 1d任意比 b 34 3 按照下图接通线路 反应一段时间后 回答下列问题 假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行 1 u型管内发生什么现象 写出有