电解池的工作原理及应用.ppt

电解池的工作原理及应用 复习 Cl2在工业上如何制取 电解池的工作原理及应用 2H 2e H2 还原反应 2Cl 2e Cl2 氧化反应 有气泡滴加酚酞溶液红色 有气泡 刺激性气味 湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 电解饱和食盐水 电解质溶液导电是阴 阳离子的定向移动 其导电过程在电极上发生了化学变化 此过程即为电解的过程 电解 在直流电的作用下 在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程 一 电解池 1 定义 把电能转化为化学能的装置 2 电解池的构成 1 外加直流电源 2 与电源相连的两个电极电源正极 阳极 电源负极 阴极 3 电解质溶液或熔化的电解质 4 形成闭合回路 在电解池中 电子和离子是怎样移动的 e 电源负极 阴极阳极 电源正极 离子 阳离子 阴极阴离子 阳极 3 电子和离子的移动方向 按图所示 在U形管中加入了饱和氯化铜溶液 用石墨棒作电极 接通电源 会有何现象 试一试 石墨棒上覆盖有红色物质 Cu2 2e Cu 还原反应 有气泡 刺激性气味 湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 2Cl 2e Cl2 氧化反应 CuCl2 Cu2 2Cl 想一想 H 和OH 为什么没有参与电解 想一想 CuCl2溶液中除了Cu2 Cl 还有什么离子 阴极 阳离子得到电子发生还原反应 根据氧化性强弱Ag Hg2 Fe3 Cu2 H 酸 Fe2 Zn2 H 水 Al3 Mg2 Na 阳极 阴离子失去电子发生氧化反应 根据还原性强弱S2 I Br Cl OH 其它含氧酸根离子 4 电解时离子放电顺序 Mg Ag 活性电极 想一想 做一做 若以铜和石墨为电极 电解硫酸溶液 情况会如何 并写出电极反应式 1 阳极 石墨阴极 铜 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 总反应 2 阳极 铜阴极 石墨 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 练习 分别用惰性电极电解下列物质的水溶液 写出有关的电极反应式和总反应式 1 稀硫酸 2 NaOH 3 盐酸 阴极 4H 4e 2H2 1 阳极 4OH 4e 2H2O O2 总反应式 3 阴极 2H 2e H2 阳极 2Cl 2e Cl2 总反应式 4 KCl 5 Na2SO4 6 CuCl2 7 AgNO3 8 CuSO4 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 阴极 4H 4e 2H2 阳极 4OH 4e 2H2O O2 总反应式 6 CuCl2 阴极 Cu2 2e Cu 阳极 2Cl 2e Cl2 5 Na2SO4 7 AgNO3 4Ag 4e 4Ag 4OH 4e 2H2O O2 阴极 2Cu2 4e 2Cu 阳极 4OH 4e 2H2O O2 8 CuSO4 想一想 以碳棒为电极 电解下列物质的水溶液时 有什么特点或规律 第一组 Na2SO4 H2SO4 NaOH第二组 HCl CuCl2第三组 KCl CuSO4 AgNO3 5 电解规律 惰性电极 小结 电解电解质型 无氧酸 不活泼金属的无氧酸盐溶液 如 HCl CuCl2 电解水型 含氧酸 强碱 活泼金属的含氧酸盐溶液 如 NaOH H2SO4 Na2SO4 电解质和水同时被电解型A 放氢生碱型 活泼金属的无氧酸盐 如 NaCl MgBr2 B 放氧生酸型 不活泼金属的含氧酸盐 如 CuSO4 AgNO3 练习 用铜作电极电解硫酸铜溶液 写出电极反应式 阳极 Cu 2e Cu2 阴极 Cu2 2e Cu 用活泼性电极作阳极 电极本身被氧化 若再用含相同金属元素离子的盐溶液做电解液 则电解过程中 电解液的成分和浓度均保持不变 铜的电解精炼 二 电解原理的应用 纯铜 Zn Ni Ag Au 阴极 Cu2 2e Cu阳极 Cu 2e Cu2 1 铜的电解精炼 电解铜 纯度高 99 9 导电性好 1 定义 应用电解的原理在某些金属或非金属材料表面镀上一层其他金属或合金的过程 2 目的 使金属增强抗腐蚀的能力 增加美观和表面硬度 2 电镀 3 电镀材料的选择阴极 镀件阳极 镀层金属电镀液 含有镀层金属离子的溶液 4 电镀特点 阳极本身参加电极反应 例 如何在铁片表面镀上一层铜 阳极 铜片阴极 铁片电解液 CuSO4溶液 工业上利用这一反应 制取烧碱 氯气和氢气 3 氯碱工业 想一想 在左面的电解饱和食盐水的实验中 电解产物之间可能发生哪些化学反应 生成NaClO 使NaOH不纯 H2和Cl2混合遇火发生爆炸 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 4 电冶金 1 制取金属钠 电解熔融氯化钠 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2Na 2e 2Na 总反应 2 制取金属铝 电解熔融氧化铝 阳极 6O2 12e 3O2 阴极 4Al3 12e 4Al 总反应 注意 反应过程中使用冰晶石 Na3AlF6 作为熔剂 使Al2O3在较低的温度下熔化 再见 阳离子交换膜法 电解熔融氯化钠制钠 问题透析 若反应为 该反应可以设计成原电池 请说明理由 对于下列装置中的反应 写出相应的电极反应式并注明反应类型 1 甲装置中 Zn极 Ag极 2 乙装置中 Cu极 Ag极 3 丙装置中 Fe极 C极 4 丁装置中 Pt极 Fe极 电解液中含有K Cl SO42 OH 少量 Cu2 H 少量 用两个石墨棒作电极电解 开始时阳极上电极反应式是 阴极上电极反应式是 改用两个铜棒作电极电解时 则阳极变化是 阴极上电极反应式是 电极反应式是 例 右图中x y分别是直流电源的两极 通电后发现a极板质量增加 b极板处有无色无臭气体放出 符合这一情况的是 例 将等体积 等物质的量浓度的CuSO4和NaCl溶液混合后 用石墨电极电解 写出电解过程中的电极反应式 并描绘出溶液的PH随时间的变化曲线 PH值变化 解析 一阶段 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 Cu2 2e Cu二阶段 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 Cu2 2e Cu三阶段 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 4H 4e 2H2 不变 0 32 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 44 如图A为直流电源 B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸 C为电镀槽 接通电路后 发现B上的c点显红色 请填空 1 电源A上的a为 极 2 滤纸B上发生的总化学方程式为 3 欲在电镀槽中实现铁上镀锌 接通K点 使c d两点短路 则电极e上发生的反应为 电极f上发生的反应为 槽中盛放的镀液可以是 溶液 1 正极 2 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 3 Zn 2e Zn2 Zn2 2e Zn ZnCl2 ZnSO4 在下列两个电解池中 I II两极都是石墨电极 将电源接通 通电16分5秒 电流强度为5安培 Pt电极质量增加5 40g 试回答下列问题 1 在I II极上析出质量各为多少g 2 Ag电极溶解多少g 根据该池给出的实验数据 计算阿伏加德罗常数是多少 例3 右图中电极a b分别为Ag电极和Pt电极 电极c d都是石墨电极 通电一段时间后 只在c d两极上共收集到336mL 标准状态 气体 回答 1 直流电源中 M为极 2 Pt电极上生成的物质是 其质量为g 3 电源输出的电子 其物质的量与电极b c d分别生成的物质的物质的量之比为 2 4 AgNO3溶液的浓度 填增大 减小或不变 下同 AgNO3溶液的pH H2SO4溶液的浓度 H2SO4溶液的pH 5 若H2SO4溶液的质量分数由5 00 变为5 02 则原有5 00 的H2SO4溶液为多少g i 工业上采用以铁和石墨为电极 电解K2MnO4溶液的办法制取KMnO4 1 电解时 应以作阴极 电解过程中 阴极附近溶液的pH值将会 增大 减少 保持不变 2 阳极的反应式为 3 电解的总反应式是 2 写出电极反应 A中 B中 C中 D中 1 标出电源的正 负极 X为 Y为 模拟训练 由电极产物判断电源电极 4H 4 2H 4OH 4 2H O O C 2H 2 H D 2Cl 2 Cl 分析电极 离子移动方向 依据放电规律 判断产物 如图装置中 E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯 C为铂棒 D为铁棒 X与Y为电源的电极 A B中插入多孔的惰性电极 切断开关K1 闭合开关K2 通直流电一端时间后 A B中液面如图所示 请回答 3 电解AlCl3溶液时 下图所示的电解变化曲线合理的是 忽略烧杯中阳极产生气体与溶液的反应 A B C D A 依据阴阳两极得失电子守恒 以及铝元素的性质特点 结合图表分析 Al3 3Cl 3e 3OH Al OH 3 如图装置中 E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯 C为铂棒 D为铁棒 X与Y为电源的电极 A B中插入多孔的惰性电极 切断开关K1 闭合开关K2 通直流电一端时间后 A B中液面如图所示 请回答 模拟训练 如图装置中 E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯 C为铂棒 D为铁棒 X与Y为电源的电极 A B中插入多孔的惰性电极 切断开关K1 闭合开关K2 通直流电一端时间后 A B中液面如图所示 请回答 4 电解AlCl3溶液时 若产生沉淀1 56g时 将A极产生的气体在常温下燃烧 生成液态水 放出8 574KJ热量 写出其燃烧热的热化学方程式 依据电路中转移电子相等 Al3 3Cl 3e 3OH Al OH 3 2 2 3H2 6e 2Al OH 3 热量 3mol2 78gQKJ0 03mol1 56g8 5 4KJ H2 g 1 2O2 g H2O l H 285 8KJ mol 模拟训练 5 若电解一段时间后 A B中均有气体包围 此时切断开关K2 闭合开关K1 则电流指针 是或否 偏转 若偏转写出电极反应 A中 B中 负极 A 2H2 4OH 4e 4H2O正极 B O2 2H2O 4e 4OH 总反应 2H2 O2 2H2O 如图装置中 E为一只盛有AlCl3溶液的烧杯 C为铂棒 D为铁棒 X与Y为电源的电极 A B中插入多孔的惰性电极 切断开关K1 闭合开关K2 通直流电一端时间后 A B中液面如图所示 请回答 负极氧化 正极还原 电极产物是否与电解质溶液发生反应 遵循电子转移守恒 电荷守恒 质量守恒 模拟训练 模拟训练 6 若把A气体换为甲醇 此时切断开