高二化学电解.ppt

电解原理及其应用 1 原电池 将化学能转变为电能的装置 复习 负极 Zn Zn 2e Zn2 正极 C Cu2 2e Cu 氧化反应 还原反应 想一想 构成原电池的条件是什么 3 原电池电极的判断 负极 较活泼金属 电子流出 发生氧化反应 正极 较不活泼金属或非金属 电子流入 发生还原反应 2 构成原电池的条件 具有不同的电极 较活泼的金属作负极 较不活泼的金属或非金属作正极 具有电解质溶液 形成闭合回路 现象 与电源正极相连的电极上有气泡析出 与电源负极相连的电极上有红色物质析出 电解氯化铜溶液微观模拟 结论 氯化铜溶液通电后发生了化学变化 而电流的作用是这种化学变化的根本原因 第四单元电解原理及应用 第一节电解原理 一 电解原理 1 电解 使电流通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程 2 电解池 电能转化为化学能的装置 3 形成电解池的条件 与电源相连的两个电极 电解质溶液或熔化的电解质 形成闭合回路 4 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 阴极 阳极 电能转化为化学能 阳极 接电源正极 阴极 接电源负极 阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移 化学能转化为电能 负极 正极 阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移 都是氧化还原反应 5 原电池与电解池的比较 1 写出以碳棒作电极电解氯化铜溶液的电极反应式 阴极 Cu2 2e Cu 6 电极反应的书写 阳极 2Cl 2e Cl2 2 写出以碳棒作电极电解氯化钠溶液的电极反应式及总反应 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 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 7 电解时离子放电顺序 阴极 阳离子放电 得电子能力强先放电 Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 阳极 阴离子放电 失电子能力强先放电 S2 I Br Cl OH 含氧酸根离子 A 若阳极是金属 金属活动顺序表Ag以前 溶液中的阴离子一律不放电 而是电极材料失电子 B 若阳极是惰性 Pt Au 石墨 则放电顺序如下 电极材料 8 影响离子放电顺序的因素 离子本身的氧化性 还原性 写出电极反应式Cu Cu 1 2H 2e H2 Cu 2e Cu2 电极材料 若阳极是金属 金属活动顺序表Ag以前 溶液中的阴离子一律不放电 而是电极材料失电子 2 离子浓度相同或相近时 由离子本身的氧化性 还原性确定 如 用惰性电极电解0 1mol LAgNO3与0 1mol LCu NO3 2混合溶液 又如 用惰性电极电解 Ag先析出 Cu后析出 0 1mol LFeCl3和0 1mol LCuCl2混合溶液 阴极初始反应为 Fe3 e Fe2 开始并没有Cu析出 3 原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应 2 电解质溶液导电过程就是电解过程 1 判断 1 电解 电离均需要通电才能实现 巩固提高 二 电解规律的讨论 用惰性电极电解时 以石墨为电极 电解下列物质 盐酸 CuCl2溶液3 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 NaOH溶液2 AgNO3溶液 CuSO4溶液4 NaCl溶液NaBr溶液 思考 电解含氧酸 强碱溶液 活泼金属的含氧酸盐溶液时 实质上是电解水 如电解H2SO4 HNO3NaOH Na2SO4等溶液时其电极反应式为 电解后溶液中溶质的质量分数增大 若要恢复原来的浓度 只需加入一定量的水即可 电解无氧酸溶液 氢氟酸除外 不活泼金属的无氧酸盐溶液时 实质上是电解质本身被电解 如电解盐酸 CuCl2溶液等时 电解后溶液中溶质的质量分数减小 若要恢复原来的组成和浓度 需加入一定量的溶质 通入一定量的HCl气体 电解盐酸 电解不活泼金属的含氧酸盐时 电解质和水都有一部分被电解 如电解CuSO4溶液 AgNO3溶液等 电解后原溶液中溶质的质量分数减小 若要恢复原来的组成和浓度 需加入一定量金属氧化物 电解CuSO4溶液 电解活泼金属的无氧酸盐溶液时 电解质和水都有一部分被电解 如电解NaCl溶液等 电解后原溶液中溶质的质量分数减小 若要恢复原来的组成和浓度 需通入一定量的HCl 三 其他问题的讨论 1 电解后溶液中溶质的浓度变化2 如何恢复原来的浓度3 电解后溶液PH值的变化 用惰性电极电解下列溶液 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 2H 2e H2 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 Cu2 2e Cu 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 阳极 2Br 2e Br2 阴极 2H 2e H2 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 Cu2 2e Cu 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 Ag e Ag H2O HCl CuCl2 NaCl H2O KCl H2O CuSO4 H2O AgNO3 H2O 增大 减小 减小 减小 减小 减小 减小 不变 增大 增大 增大 减小 减小 H2O HCl CuCl2 HCl 稍小 CuO Ag2O H2SO4 ag NaOH ag 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 2H 2e H2 H2O 增大 减小 H2O 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 2H 2e H2 H2O 增大 增大 H2O 四 电解原理的应用 1 铜的电解精炼 粗铜所含的杂质 Zn Fe Ni Ag Au等 粗铜的精炼 以粗铜为阳极 以纯铜为阴极 以CuSO4溶液为电解液进行电解 阳极 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 阴极 Cu2 2e Cu 2 电镀 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 镀件作阴极 镀层金属作阳极 含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液 1 在NaCl溶液中 NaCl电离出 H2O电离出 通电后 在电场的作用下 向阴极移动 向阳极移动 在阳极 由于容易失去电子 被氧化生成 阳极方程式 2 在阴极 由于容易得到电子被还原生成 使H2O电离向右移动 因此阴极浓度增大 PH 阴极方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Na Cl H OH Cl OH Cl Cl2 H H2 OH 增大 Na H 三 电解原理的应用 3 氯碱工业电解饱和食盐水以制造烧碱 氯气和氢气 总化学方程式 总离子方程式 3 电解前向溶液中滴加酚酞 通电后现象为 两极极板上都有气体产生 如何检验气体的种类 阴极附近的溶液无色变为红色 阳极 产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色 阴极 产生无色 无味气体 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 使用离子交换膜 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 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 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 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 4 电冶金 冶炼活泼金属钠 镁 铝等 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 2NaCl 熔融 2Na Cl2 结论 电解法是冶炼金属的一种重要方法 是最强有力的氧化还原的手段 4 电冶金 使用电解法冶炼像钠 镁 铝等活泼金属的方法 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 助熔剂 冰晶石 Na3AlF6六氟合铝酸钠 阳极材料 碳 和熔融氧化铝需要定期补充 思考 工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3 原电池 电解池 电镀池判定规律 若无外接电源 可能是原电池 然后依据原电池的形成条件分析判定 主要思路是 三看 先看电极 两极为导体且活泼性不同再看溶液 两极插入电解质溶液中后看回路 形成闭合回路或两极接触若有外接电源 两极插入电解质溶液中 则可能是电解池或电镀池 当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同 则为电镀池 其余情况为电解池 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 与电源负极相连的是电解槽的阴极 B 不变 1 28 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 例4 某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4 它们的物质的量之比为3 1 用石墨做电极电解该混合溶液