电解原理及应用.ppt

第三节电解池 电解原理及应用 高二化学备课组 新课标人教版选修四 2017 12 思考回忆 1 电解质是指在 能够导电的化合物 2 电离是指电解质在 或 状态下离解成 的过程 3 原电池是 的装置 4 写出下列物质的电离方程式CuCl2H2ONaHSO4CH3COONH4 水溶液或熔融状态下 水溶液 熔融 自由移动离子 把化学能转化为电能 一 电解原理 演示试验 实验微观解释 结论 电解质通电前在水溶液中自由移动的阴 阳离子作 运动 在外电源的作用下 直流电 改作 移动而导电 在导电的同时 在阳 阴两极发生氧化 还原反应 即被电解 电离是 的前前提 自由 定向 电解 直流电源 电极 电解质 电极反应 阴极 阳极 总反应 Cu2 Cl Cl Cu2 2e Cu 2Cl 2e Cl2 Cu2 2Cl CuCl2 还原反应 氧化反应 被还原 得e 失e 被氧化 放出Cl2 析出Cu 电解氯化铜原理 CuCl2 Cu2 2Cl 阴极 阳极 Cu Cl2 Cu Cl2 氧化还原反应 1 电解原理 在外加直流电源的作用下 电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程 叫电解 电流是发生氧化 还原反应的根源 动力 阴阳离子在做定向运动导电的同时 也就在两极发生了氧化还原反应 生成了新物质 而金属导电是由自由电子的定向运动形成 无反应发生 无新物质生成 两者有本质区别 明确 定义 把电能转化为化学能的装置 组成 两个电极 电解质溶液 直流电源 电极 阳极 与外电源正极相连的电极 出电子 氧化反应 阴极 与外电源负极相连的电极 进电子 还原反应 惰性电极 C Pt Au等 不论做阴极 阳极 本身都不反应 活泼电极 Fe Cu Ag等 做阴极本身不反应 做阳极 本身被氧化溶解 电解池 电极材料 2 3 构成电解池的条件 直流电源 与电源负极相连的电极为阴极 与电源正极相连的电极为阳极 电极 电解质溶液或熔融电解质 形成闭合的回路 思考 氯化铜溶液中有四种离子Cu2 H Cl OH 为什么是铜离子和氯离子先反应 而不是H 和OH 重点 要判断电极反应的产物 必须掌握离子的放电顺序 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电 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 溶液中阴离子的放电顺序 由难到易 是 S2 SO32 I Br Cl OH NO3 SO42 等含氧酸根离子 F Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 Al3 Mg2 Na Ca K 注 当离子浓度相差较大时 放电顺序要发生变化 相同时按H 不同时按 H 阳离子在阴极上放电顺序是 阳极 阴极 用惰性电极 Pt Au 石墨 钛等 时 习题1 写出用石墨作电极电解下列溶液的电极反应式和化学方程式 1 CuCl2 2 Na2SO4 3 CuSO4 4 NaCl 2 阴极 阳离子的放电顺序 Ag Fe3 Hg2 Cu2 H 浓度大 Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H 浓度小 Al3 Mg2 Na Ca2 K 电解时电极产物的判断 1 阳极 阴离子放电的顺序 S2 I Br Cl OH 非还原性含氧酸根 F 变式1 以H K Cu2 Cl NO3 五种离子恰当地组成电解质 按下列要求进行电解 1 以碳棒为电极 使电解质质量减少 水量不变进行电解 则可采用的电解质是 2 以铂片为电极 使电解质质量不变 水量减少进行电解 则可采用的电解质是 3 以碳棒为阳极 铁棒为阴极 使电解质和水量都减少进行电解 则可采用的电解质是 HCl CuCl2 KNO3 HNO3 Cu NO3 2 KCl 规律 第四类 放氢生碱型 NaCl活泼金属的无氧酸盐 第二类 电解水型 Na2SO4含氧酸 强碱 活泼金属含氧酸盐 第一类 自身分解型 CuCl2无氧酸 不活泼金属无氧酸盐 第三类 放氧生酸型 CuSO4不活泼金属的含氧酸盐 电解原理的应用1 氯碱工业 离子交换膜法制烧碱 含有某些含氧酸根杂质的氯化钠 可用离子交换膜法电解提纯 电解槽内装有阳离子交换膜 只允许阳离子通过 其工作原理如图所示 该电解槽的阳极反应式是 通电开始后 阴极附近溶液pH会增大 请简述原因 除去杂质后氢氧化钠溶液从液体出口 填写 A 或 B 导出 2Cl 2e Cl2 放电 促进水的电离 OH 浓度增大 习题2 阳离子交换膜的作用 防止Cl2与NaOH和H2反应 A B 将装置 A 中的惰性电极换成两种活性电极时如装置 B 写出装置 B 的电极反应式 石墨石墨纯铜铁 CuSO4溶液 CuSO4溶液 A B 习题3 电镀1 定义 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 2 目的 电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力 增加美观和表面硬度 电解原理的应用2 电镀 纯铜铁粗铜纯铜 CuSO4溶液 CuSO4溶液 B C 习题4 如果把电镀铜时的装置B换成C 写出电极反应式 粗铜的成份 ZnFeNiCuAgAu 阳极 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 ZnFeNiCuAgAu 阴极 阳极泥 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 电解原理的应用3 电解精炼 粗铜的成份 ZnFeNiCuAgAu 思考 CuSO4溶液浓度变化 冶炼活泼金属K Al 电解原理的应用4 电冶金 写出工业上制备钠 镁 铝的化学方程式 水燃料与能源一 燃料电池发电二 电解池加水三 电解水四 氢氧混合燃烧 科技应用 化学能 电能 电能 化学能 负极 氧化反应正极 还原反应 阳极 氧化反应阴极 还原反应 活泼性不同两个的电极 电解质溶液 闭合回路 自发的氧化还原反应 电解质溶液 闭合回路 非自发的氧化还原反应 小结 横向比较 两个能导电的电极 直流电源 制作化学电源 金属防护 氯碱工业 电镀 电冶金 电解精炼 金属防护 以H K Cu2 Cl NO3 五种离子恰当地组成电解质 按下列要求进行电解 1 以铂片为电极 溶液中加入酚酞 阴极区颜色变红的是 2 以铂片为电极 溶液中加入酚酞 阴极区PH增大的是 3 以碳棒为电极 电解CuSO4 通电一段时间后 恢复到原来的状况 可以将溶液加入什么物质 KCl KNO3 CuO CuCO3 能力训练1 KCl KNO3 HCl HNO3 能力训练2 用惰性电极电解含有0 1molCuCl2和0 1molNaBr混合溶液 电路中共0 4mol电子转移 试写出电极反应式并分析各阶段电解的物质是什么 定性分析与定量分析结合 解法指导 定性 阳离子放电顺序 Cu2 H Na 阴离子放电顺序 Br Cl OH 定量 当电路中通过0 1mol电子时 电解0 05molCuBr2继续通过0 1mol电子时 电解0 05molCuCl2再通过0 1mol电子时 电解0 1molNaCl最后通过0 1mol电子时 电解0 05molH2O 以等质量的铂棒和铜棒做电极 电解硫酸铜溶液 通电一段时间后 其中一极质量增加了ag 此时两极的质量差为 A 只能为agB 只能为2agC 可能为ag 也可能为2agD 只可能为a 2g C 能力训练3 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 A阳极发生还原反应 其