高中化学电能转化为化学能电解课件鲁科版选修4.ppt

第2节电能转化为化学能 电解 一 电解原理 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叫做电解 电解池 借助氧化还原反应 把电能转化为化学能的装置 构成条件 1 外加直流电源 2 与电源相连的两个电极 接电源正极的为阳极 发生氧化反应接电源负极的为阴极 发生还原反应 3 电解质溶液或熔化的电解质 4 形成闭合回路 电子的流向 电子从外加电源的负极流出 流到电解池的阴极 再从阳极流回电源正极 注 电子只在外电路定向移动 不能从溶液中移动 离子定向移动的方向 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 惰性电极与活性电极 惰性电极 铂 金 石墨 仅仅导电 不参与反应活性电极 除铂 金外的金属 既可以导电 又可以参与电极反应 阴极 阳极 阳离子 阴离子 得电子还原反应 失电子氧化反应 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 实验 用惰性 石墨 电极电解氯化铜溶液 现象 阳极 有气泡 有刺激性气味 并能使湿润的ki 淀粉试纸变蓝 cl2 阴极 碳棒上有一层红色的铜析出 阴极 阳极 氯气 铜 cucl2溶液 实验分析 通电前 分析电解质溶液中的离子情况阳离子 h cu2 阴离子 oh cl 做无规则运动 通电后 必须直流电 1 确定电极名称 阳极 接电源正极 阴极 接电源负极 与电极材料无关 2 判断电极产物并书写电极反应 阳离子移向阴极放电 阴离子移向阳极放电阳极 2cl cl2 2e 氧化反应阴极 cu2 2e cu还原反应总式 3 分析电解质溶液的变化情况 氯化铜溶液浓度降低 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 离子放电顺序 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电 当阳极为活性电极时 金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液 阴离子不容易在电极上放电 当阳极为惰性电极 pt au 石墨 钛等 时 溶液中阴离子的放电顺序 由难到易 是 s2 so32 i br cl oh no3 so42 f ag fe3 cu2 h pb2 sn2 fe2 zn2 al3 mg2 na ca k 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应 发生反应的是溶液中的阳离子 阳离子在阴极上放电顺序是 阳极 阴极 想一想 以铜为阳极 铁为阴极 电解氯化铜溶液 情况又如何 阳极 cu cu2 2e 阴极 cu2 2e cu 五 电解方程式的书写 例 写出用石墨做电极电解cuso4溶液的电极反应式及总的电解方程式 阴极 阳极 两极半反应相加得总方程式 阴极 阳极 2cl cl2 2e 2h 2e h2 oh so42 h cu2 h2oh oh cuso4 cu2 so42 首先分析 比较出阴阳极的放电离子 然后写电极反应式 h2 cl2 或2hcl 电解化学方程式 h2 cl2 2h 2cl 电解离子方程式 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 一 电解饱和食盐水反应原理 阴极 阳极 总反应 2h 2e h2 2cl cl2 2e 现象 阳极 有黄绿色气体产生 使湿润的淀粉 ki溶液变蓝阴极 有气泡产生 滴加酚酞溶液变红 上述装置的弱点 1 h2和cl2混合不安全2 cl2会和naoh反应 会使得到的naoh不纯 1 生产设备名称 离子交换膜电解槽阳极 金属钛网 涂钛钌氧化物 阴极 碳钢网 有镍涂层 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 1 防止氯气和氢气混合而引起爆炸 2 避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量 纯铜 粗铜 电解液 cuso4溶液 阴极 cu2 2e cu 还原反应 阳极 cu 2e cu2 氧化反应 特征 纯铜作阴极 粗铜作阳极阳极主要金属与电解质中的阳离子相同电解液cuso4的浓度基本不变 有杂质离子zn2 fe2 ni2 2 精炼铜 阳极还包含zn fe ni失电子 且比cu先失电子 铁片 铜片 电镀液 cuso4溶液 阴极 cu2 2e cu 还原反应 阳极 cu 2e cu2 氧化反应 特征 被镀件作阴极 镀层金属作阳极阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同电镀液cuso4的浓度基本不变 3 电镀铜 电镀的定义 电镀的意义 电解规律 惰性电极电解电解质溶液的一般规律 阴极 阳极 氯气 铜 阳极 2cl cl2 2e 阴极 cu2 2e 2cu 减小 减小 cucl2 cucl2溶液 阳极 阴极 氧气 氢气 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 4h 4e 2h2 变大 不变 加h2o na2so4溶液 2h2o2h2 o2 阳极 阴极 氯气 氢气 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 减小 增大 加hcl nacl溶液 阳极 阴极 氧气 铜 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 cu2 2e cu 减小 减小 加cuo cuso4溶液 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 减少 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 1 写出下列装置的电极反应式 并判断a b c溶液ph值的变化 巩固练习 2 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 甲池的ph减小 而乙 丙两池溶液的ph不变 b 3 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a x是正极 y是负极b x是负极 y是正极c cuso4溶液的ph值逐渐减小d cuso4溶液的ph值不变 ac 4 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 27mgb 54mgc 108mgd 216mg b 电解规律 惰性电极