高三化学化学之电解原理电解课件.pptVIP

电解原理及其应用 金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的 这个原理应用于工业生产 约在1891年才获得成功 1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了 由于金属钠在现代技术上得到重要应用 它的产量显著地增加 目前 世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法 少数仍沿用电解氢氧化钠的方法 电解是将电能转化为化学能的一种重要方法 一 电解原理 实验 用惰性 石墨 电极电解熔融的氯化钠 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 有金属钠析出 电解熔融氯化钠 电极反应 阳离子移向阴极 阴离子移向阳极阳极 2cl cl2 2e 氧化反应阴极 2na 2e 2na还原反应总式 电极名称 阳极 接电源正极 阴极 接电源负极 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 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 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 电解过程不仅可以在熔融电解质中进行 也可以在电解质溶液中进行 电解氯化铜溶液 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 产生cl2 阴极 碳棒上有一层红色的铜析出 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 3 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 2e cl2 氧化反应阴极 cu2 2e cu还原反应总式 2 判断离子的放电顺序 阳离子 cu2 h 阴离子 cl oh 4 分析电解质溶液的变化情况 氯化铜溶液浓度降低 阳极 2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e 2cu 减小 增大 cucl2 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 用惰性电极 pt 石墨 时 溶液中阴离子的放电顺序 由易到难 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 溶液中的阳离子在阴极上得电顺序是 阳极 阴极 电解饱和食盐水反应原理 思考 1 电解池的两极各产生什么现象 若在两极附近均滴加酚酞试液 会有什么现象 2 怎样初步检验两极产物的生成 3 结合教材 分析产生这种现象的原因 在u型管里装入饱和食盐水 用一根碳棒作阳极 一根铁棒作阴极 接通直流电源 实验装置 实验 电解饱和食盐水 现象 阳极 有气泡产生 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 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 总式 2nacl 2h2o 2naoh h2 cl2 条件 通电 实验装置 阴极放电 h na 阳极放电 cl oh 电解饱和食盐水 阴极放电 h na 阳极放电 cl oh 2cl 2h2o 2oh h2 cl2 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 4h 4e 2h2 变大 变小 加h2o 2h2o2h2 o2 电解硫酸溶液 阴极放电 h 阳极放电 oh so42 实为电解水 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 cu2 2e cu 减小 减小 加cuo 电解硫酸铜溶液 阴极放电 cu2 h 阳极放电 oh so42 电解规律 惰性电极 小结 阳极 s2 i br cl oh 含氧酸根 f 与 区 电解本身型如cucl2 hcl 与 区 放氢生碱型如nacl 与 区 放氧生酸型如cuso4 agno3 与 区 电解水型如na2so4 h2so4 naoh 阴极 ag fe3 cu2 h fe2 zn2 al3 mg2 na 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 1 池型的判断 有外加电源一定为电解池 无外加电源一定为原电池 一 原电池与电解池的比较及判断 3 电解池放电顺序的判断 阳极放电 惰性电极 则溶液中阴离子放电 阴极放电 电极材料受保护 溶液中阳离子放电 2 电极的判断 原电池 看电极材料 电解池看电源的正负极 4 判断溶液的ph变化 先分析原溶液的酸碱性 再看电极产物 1 如果只产生氢气而没有氧气 只ph变大 2 如果只产生氧气而没有氢气 只ph变小 3 如果既产生氢气又产生氧气 若原溶液呈酸性则ph减小 若原溶液呈碱性ph增大 若原溶液呈中性ph不变 三 电解池及原电池的应用 金属的防护 1 金属腐蚀快慢的判断 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐蚀措施的腐蚀 同一种金属的腐蚀 强电解质 弱电解质 非电解质 2 金属的防护方法 改变金属内部结构 覆盖保护层 电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲负极的正极保护法 四 原电池电解池的应用 可充电电池 阴极 正极 放电 原电池 充电 电解池 负极 阳极 1 下列图一 图二是铁钉在水中被腐蚀的实验 数天后 数天后 图一 图二 1 上述两装置中铁钉发生变化的共性是 2 图一说明原溶液呈性 铁钉发生腐蚀 电极反应为 3 图二说明原溶液呈性 铁钉发生腐蚀 电极反应为 发生了原电池反应 中性或弱碱 吸氧 负极 fe 2e fe2 正极 2h2o o2 2e 4oh 负极 fe 2e fe2 正极 2h 2e h2 较强酸性 析氢 练习 2 下图为氢氧燃料电池原理示意图 按照此图的提示 下列叙述不正确的是a a电极是负极b b电极的电极反应为 4oh 4e 2h2o o2c 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源d 氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置 bd 3 写出下列装置的电极反应 并标明氧化反应还原反应 a b d c 4 下列装置暴露空气中一段时间 铁的腐蚀由快到慢顺序 fe fe c fe zn a 海水 b 海水 c 海水 d 海水 f 天然水 e 海水 5 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 6 汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成 用h2so4作电解液 总反应式为 pb pbo2 2h2so42pbso4 2h2o 1 试写出放电时的正 负极反应式正极 负极 2 试写出充电时的阳 阴极反应式阳极 阴极 pbo2 4h so42 2e pbso4 2h2o pb so42 2e pbso4 pbso4 2h2o 2e pbo2 4h so42 pbso4 2e pb so42 此电池放电时 负极发生反应的物质为a agb zn oh 2c ag2od zn 充电 放电 2ag zn oh 2 ag2o zn h2o 7 银锌电池广泛用于电子仪器的电源 它的充电和放电过程可表示为 d 拓展练习 8 如图为一种钮扣微型电池 其电极分别为ag2o和zn电解质溶液是koh溶液 俗称银锌电池 该电池的电极反应式为 zn ag2o zno 2ag根据以上提供的资料 判断下列说法正确的是a 锌为负极 ag2o为正极 b 放电时正极附近溶液的ph值升高 c 放电时负极附近溶液的ph值升高 d 溶液中阴离子向正极方向移动 阳离子向负极方向移动 ab 巩固练习 9 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 练习 12 一种新型的燃料电池 它以多孔镍板为电极插入koh溶液中 然后分别向两极通入乙烷和氧气 其总反应为 2c2h6 7o2 8koh 4k2co3 10h2o 有关此电池的推断正确的是a 负极反应为14h2o 7o2 28e 28oh b 放电一段时间后 负极周围的ph减低c 每消耗1molc2h6 则电路上转移的电子为14mold 放电过程中koh的物质的量浓度不变 bc 练习 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而引起爆炸 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 模拟实验 德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖 但该方法须