电解池PPT.ppt

第四章电化学基础 第三节电解池 氢气 氧气 1 电解的概念 使电流通过电解质溶液 或熔融电解质 而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程 一般是一个非自发的氧化还原反应 一 电解原理 2 电解池的概念 把电能转变为化学能的装置 又称电解槽 3 构成 直流电源 两个电极 电解质溶液或熔融态电解质 注意 导电过程就是电解过程 阴极不参与电解反应 与电源正极相连 阳极与电源负极相连 阴极 甲 无现象 没有且不能自发发生化学反应 阳极 阴极 1 通电后发生了氧化 还原反应 2 外加电流的作用是这种化学变化的根本原因 Cl2 Cu 与电源正极相连的碳棒有气泡产生 且有刺激性气味 能使湿润的KI 淀粉试纸变蓝 与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出 乙 实验视频 原理分析 阴极 阳极 电解CuCl2溶液的化学反应方程式 通电前 Cu2 和Cl 在水里地移动着 电离 自由 通电后 这些自由移动着的离子 在电场作用下 改作移动 溶液中带正电的向移动 带负电的向移动 在阴极 铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上 在阳极 氯离子失去电子而被氧化成氯原子 并两两结合成氯分子 从阳极放出 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu CuCl2 Cu Cl2 定向 Cu2 阴极 Cl 阳极 通电或电解 阴极 阳极 2Cl 2e Cl2 氧化反应 Cu2 2e Cu 还原反应 惰性电极 石墨 金 铂 活性电极 石墨 金 铂以外的金属 阳离子得电子 放电 e e 阴离子失电子 放电 氧化性强的先得电子 还原性强的先失电子 阴极 还原反应 氧化性强的阳离子先得电子 阳极 氧化反应 还原性强的阴离子先失电子 4 放电顺序 非常重要 金属阳极先放电 离子后放电 Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H Al3 Mg2 Na Ca2 K 注 电镀时通过控制条件 Fe2 和Zn2 得电子的能力强于H 只在熔融状态下放电 在水溶液中永远不放电 总结 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 判断阳极材料及阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序 不能忽视非惰性阳极 先电离 后电解 16 书写电解方程式的注意事项 2 电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响 要注意两边的电荷要守恒 电子看作负电荷 3 标明条件 通电或电解 1 首先看阳极材料 若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化 若阳极是惰性电极 阴离子在阳极放电 失电子 1 写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离子反应式 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 2Cu2 4e 2Cu 总反应式 阴极 阳极 阳极 OH SO42 4OH 4e 2H2O O2 阴极 H 4H 4e 2H2 变大 变小 加H2O 第一组 电解H2SO4 阴极 阳极 阳极 OH 4OH 4e 2H2O O2 阴极 H Na 4H 4e 2H2 变大 变大 加H2O 第二组 电解NaOH 阴极 阳极 阳极 OH SO42 4OH 4e 2H2O O2 阴极 H Na 4H 4e 2H2 变大 不变 加H2O 第三组 电解Na2SO4 阴极 阳极 阳极 Cl OH 2Cl 2e Cl2 阴极 H 2H 2e H2 减小 增大 通入适量HCl 第四组 电解HCl溶液 阴极 阳极 阳极 Cl OH 2Cl 2e Cl2 阴极 Cu2 H Cu2 2e Cu 减小 增大 加适量CuCl2晶体 第五组 电解CuCl2 第六组 电解NaCl 阴极 阳极 阳极 Cl OH 2Cl 2e Cl2 阴极 Na H 2H 2e H2 减小 增大 通入适量HCl 阴极 阳极 阴极 Cu2 H 2Cu2 4e 2Cu 减小 加适量CuO固体 第七组 电解CuSO4 阳极 SO42 OH 4OH 4e 2H2O O2 减小 电解质溶液用惰性电极电解的示例 含氧酸 H2SO4 强碱 NaOH 活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 无氧酸 HCl 阳极 4OH 4e O2 2H2O产物为O2和H 阴极 4H 4e 2H2 产物为H2和OH 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 活泼 除PtAu外 金属做阳极 例 铁做阳极电解氯化钠溶液 阳极 Fe 2e Fe2 阴极 Na H 2H 2e H2 Fe 2H2O Fe OH 2 H2 电解 二 电解原理的应用 1 氯碱工业 电解饱和食盐水以制造烧碱 氯气和氢气的工业 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 总反应 2NaCl 2H2O2NaOH Cl2 H2 食盐水中存在的离子 Na Cl H OH 离子放电顺序 阳离子H Na 阴离子Cl OH 电极反应 阳极氧化反应阴极还原反应 H Na Cl OH 阴极 阳极 电解饱和食盐水反应原理 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 3 结合教材 分析产生这种现象的原因 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 实验装置 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 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 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 2 电镀 在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 阳极 镀层金属阴极 待镀金属制品电镀液 含有镀层金属的电解质 阳极 镀层金属 纯铜板 阴极 待镀金属制品电镀液 含有镀层金属的电解质 硫酸铜溶液 电镀液浓度不变 电镀铜 3 铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质 如锌 铁 镍 银 金等 这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求 如果用以制电线 就会大大降低电线的导电能力 因此必须利用电解的方法精炼粗铜 纯铜 粗铜含杂质 ZnFeNiAgAu等 阳极 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 ZnFeNiCuAgAu 阴极 Cu2 2e Cu 阳极泥 思考 电解完后 CuSO4溶液的浓度有何变化 CuSO4溶液 4 电冶金 使用电解法冶炼像钠 钙 镁 铝等活泼金属的方法 制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2Na 2e 2Na 总反应 2NaCl 熔融 2Na Cl2 电解熔融氯化钠制钠 制取金属铝 电解熔融状态的氧化铝 阳极 6O2 12e 3O2 阴极 4Al3 12e 4Al 总反应 电解池小结 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 练习 1 分析下图 哪个是原电池 哪个是电解池 2 下列说法或实验现象的描述不正确的是 A 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中 铜片表面出现气泡B 把铜片插入氯化铁溶液中 在铜片表面出现一层铁C 把锌粒放入盛有盐酸的试管中 加入几滴氯化铜溶液 气泡放出速度加快D 与电源