4-3-2电解池20111209.ppt.ppt

新课标人教版高中化学选修4 第四章电化学基础 第三节电解池 2 二 电解原理的应用 1 以石墨碳棒为电极 请写出分别电解下列溶液时 在阴 阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式 1 电解饱和食盐水以制造烧碱 氯气和氢气 放出有刺激性气味的气体 能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 放出无色 无味气体 附近溶液变红 2Cl 2e Cl2 氧化反应 2H 2e H2 还原反应 通电 电解液滴有几滴酚酞 阳极 阴极 2 避免生成物H2和Cl2混合 因为 1 避免Cl2接触NaOH溶液会反应 使产品不纯 反应方程式 第一个问题 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 混合遇火或遇强光爆炸 解决方法 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 使用离子交换膜 1 生产设备名称 阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜 只允许阳离子通过 把电解槽隔成阴极室和阳极室 2 离子交换膜的作用 a 防止Cl2和H2混合而引起爆炸b 避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响NaOH的产量 提示 第二个问题 精制食盐水 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 泥沙 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 SO42 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 SO42 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 引入Ba2 Na Cl Ca2 Ba2 引入OH Na Cl CO32 OH Na Cl 沉降 除泥沙 略过量BaCl2溶液 除SO42 略过量Na2CO3溶液 除Ca2 Ba2 略过量NaOH溶液 除Fe3 Mg2 适量HCl溶液 调节PH除CO32 OH 二 电解原理的应用 2 电解CuSO4溶液 2 电镀 利用电解的原理在金属表面上镀上一层其它金属或合金的过程 1 阳极 镀层金属 阴极 待镀的金属电镀液 用含有镀层金属离子的溶液 电镀过程中电镀液的浓度保持不变 2 实质 阳极参加反应的电解 3 阴极必须可以导电 且表面洁净 光滑 4 为了使镀层均匀 美观 电镀液中镀层离子的浓度时刻保持稳定 常制成络离子 3 电解精炼铜原理 粗铜的溶解与纯铜的生成 阳极 粗铜 Cu 2e Cu2 阴极 纯铜 Cu2 2e Cu 比铜活泼的金属如Zn Fe Ni只溶解 不析出 以阳离子形式留于溶液中 比铜不活泼的金属如Au Pt 不溶解 而以单质沉积形成阳极泥 电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变 4 电冶金 制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠 通直流电后 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2Na 2e 2Na 总反应 以碳棒为电极 电解下列物质的水溶液时 在阴 阳两极上分别是什么离子放电 总结有什么特点或规律 动脑筋 HCl CuCl22 NaCl AgNO3 CuSO43 Na2SO4 H2SO4 NaOH 实质电解的只是溶质本身 实质电解的是溶质和H2O 实质电解的就是H2O 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阴极 4H 4e 2H2 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 电解计算 电子守恒法铂电极电解1LCu NO3 2和KNO3混合溶液 通电一段时间 两极均产生11 2L S T P 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 Cu 2H 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 判断电解后溶液pH变化用惰性电极电解下列溶液 电解一段时间后 阴极质量增加 电解液的pH下降的是 A CuSO4B AgNO3C BaCl2D H2SO4 解析 阴极质量增加 说明溶液中含有不活泼金属的阳离子 电解液的pH下降 说明在阳极上是OH 离子放电而使溶液中C H 增大 溶液中的阴离子应该是含氧酸根离子 综合分析应为AB AB 练习1 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器 用石墨作电极电解饱和食盐水 通电时 为使Cl2完全被吸收制得有较强杀菌能力的消毒液 设计了如图所示装置 则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 A a为正极 b为负极 NaClO和NaClB a为负极 b为正极 NaClO和NaClC a为阳极 b为阴极 HClO和NaClD a为阴极 b为阳极 HClO和NaCl B 练习2 电解原理在化学工业中有广泛应用 右图表示一个电解池 装有电解液a X Y是两块电极板 通过导线与直流电源相连 请回答以下问题 1 若X Y都是惰性电极 a是饱和NaCl溶液 实验开始时 同时在两边各滴入几滴酚酞试液 则 电解池中X极上的电极反应式为 在X极附近观察到的实验现象是 Y电极上的电极反应式为 检验该电极反应产物的方法是 2 如要用电解方法精炼粗铜 电解液a选用CuSO4溶液 则 X电极的材料是 电极反应式为 Y电极的材料是 电极反应式为 说明 杂质发生的电极反应不必写出 2H 2e H2 有无色气泡冒出 溶液出现红色 2Cl 2e Cl2 纯铜 Cu2 2e Cu Cu 2e Cu2 粗铜 将湿润的KI 淀粉试纸放在出气口变蓝 电离与电解的比较 电解质溶于水或熔化状态下 电解质电离后 再通以直流电 电解质电离成为自由移动的离子 阴阳离子定向移动 在两极上放电 CuCl2 Cu2 2Cl CuCl2 Cu Cl2 电解 电解必须建立在电离的基础上 原电池 电解池 电镀池的比较 化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置 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 电极插人电解质溶液 形成闭合回路 镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金属的离子 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 阳极 镀层金属 阴极 镀件 负极 氧化反应正极 还原反应 阳极 氧化反