高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池教学课件 新人教版选修4.ppt

第三节电解池 1799年 当意大利人发明了最原始的电池 伏打电池之后许多科学家对电产生了浓厚的兴趣 电给世界带来了太多的不可思议 好奇心驱使着人们去进行各种尝试 想看看它还能否出现什么奇特的现象 1807年 当英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时 奇迹终于发生了 在阴极附近产生一种银白色的金属 随即形成紫色的火焰 这就是发现钾元素的主要过程 当时在社会上引起了轰动 他随后用电解法又相继发现了钠 钙 锶 钡 镁 硼 硅等元素 戴维成为发现化学元素最多的人 这其中的奥妙是什么呢 电解时 物质的变化是如何发生的呢 电化学的丰硕成果 戴维 问题 下图是原电池装置吗 复习提问 观察实验 出现小气泡令湿润的布条褪色湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 覆盖有一层紫红色物质 实验后的思考 1 通电前 氯化铜溶液里主要存在哪些离子 这些离子的运动方向怎样 2 通电后 这些离子的运动情况有什么改变 3 当离子定向运动到电极表面上时 发生了什么变化 电解氯化铜溶液的微观反应过程 cu2 cl 无规则运动 cu2 cl 定向运动 cu2 cl 发生电子得失 阴阳两极上生成cu cl2 电源负极 电解池阴极 溶液中的阳离子在阴极获得电子同时溶液中的阴离子向阳极移动 在阳极表面失去电子 电子沿阳极回到电源正极 在电解过程中是如何形成闭合回路的 阳阴 1 电解的概念 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叫做电解 一 电解原理 2 电解池的概念 把电能转变为化学能的装置 又称电解槽 3 构成 直流电源 闭合回路两个电极 活泼金属做电极或pt au 石墨等惰性电极 电解质溶液或熔融态电解质 电源负极相连的电极是阴极 得电子 发生还原反应 电源正极相连的电极是阳极 失电子 发生氧化反应 4 两极的规定 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 电子不能从溶液中移动 直流电源 阳极 阴极 5 电子流动方向 6 离子移动方向 阴离子 阳离子 静电作用 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 离子放电 阴离子失电子 阳离子得电子的过程 练习 分析下图 哪个是原电池 哪个是电解池 1 阴极 溶液中阳离子得电子 发生还原反应离子放电顺序 ag fe3 cu2 h fe2 zn2 h al3 na k 其中k al3 在水溶液中不放电 酸中 水中 2 阳极 失电子 发生氧化反应 如果电极为非惰性电极 石墨 pt au 为惰性电极 则电极本身失电子溶解 如果是石墨 pt au等惰性电极 溶液中的阴离子反应阴离子 s2 i br cl oh 含氧酸根 f 含氧酸根 f 在水溶液中不放电 二 电解时电极产物的判断 惰性电极 三 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 最后使得失数相等 两极半反应相加得总方程式 阴极 阳极 4oh 4e 2h2o o2 2cu2 4e 2cu oh so42 h cu2 首先分析 比较出阴阳极的放电离子 写电极反应式 电解化学方程式 电解离子方程式 2 写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式 阳极 cu 阴极 cu cu 2e cu2 cu2 2e cu 练习2 写出下列电解质溶液用惰性电极电解的电极反应 含氧酸 h2so4 强碱 naoh 活泼金属的含氧酸盐 na2so4 无氧酸 hcl 阳 4oh 4e o2 2h2o阴 4h 4e 2h2 减小 增大 不变 h2o 阳 2cl 2e cl2 阴 2h 2e h2 增大 hcl 不活泼金属的无氧酸盐 cucl2 阳 2cl 2e cl2 阴 cu2 2e cu 增大 cucl2 活泼金属的无氧酸盐 nacl 阳 2cl 2e cl2 阴 2h 2e h2 增大 hcl 不活泼金属的含氧酸盐 cuso4 阳 4oh 4e o2 2h2o阴 2cu2 4e 2cu 减小 cuo 溶质和水同时电解 水电解 复原方法 ph变化 电解水型 电解电解质型 放氧生酸型 放氢生碱型 电解类型 溶质电解 1 电解规律 惰性电极 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 h al3 mg2 na 小结 电解必须建立在电离的基础上 发生氧化还原反应生成了新物质 只产生自由移动的离子 电解质电离成为自由移动的离子cucl2 cu2 2cl 电解质电离后再通直流电 电解质溶于水或受热融化状态 2 电离与电解的比较 小结 3 电解池与原电池有哪些异同 两电极接直流电源 电解质溶液 形成闭合回路 活泼性不同的两电极 电解质溶液 形成闭合回路 形成条件 将电能转变成化学能的装置 将化学能转变成电能的装置 定义 装置实例 电解池 原电池 装置 3 电解池与原电池有哪些异同 续 电源负极 电解池阴极电解池阳极 电源正极 电子流向 阳极 氧化反应 溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 负极 氧化反应 金属失电子正极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 电极反应 阳极 与电源正极相连阴极 与电源负极相连 负极 较活泼金属正极 较不活泼金属 或能导电的非金属 电极名称 电解池 原电池 装置 阳极 阴极 放出有刺激性气味的气体 能使湿润的ki淀粉试纸变蓝 放出无色 无味气体 附近溶液变红 2cl 2e cl2 2h 2e h2 四 电解原理的应用 1 氯碱工业 1 电解饱和食盐水反应原理 生产设备名称 离子交换膜电解槽阴极 碳钢阳极 钛 惰性 2 氯碱工业 离子交换膜法制烧碱 离子交换膜的作用 a 防止氢气和氯气混合而引起爆炸 b 避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量 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 阳离子交换膜 cl2 cl2 cl h2 h oh 淡盐水 naoh溶液 精制饱和nacl溶液 阳离子交换膜 阳极室 阴极室 电解饱和食盐水的原理示意图 10 电解饱和食盐水 3 以氯碱工业为基础的化工生产 2 电镀 定义 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的方法 电镀材料的选择 阴极 装置 电镀铜 阳极 阴极 cu 2e cu2 cu2 2e cu 电镀的特点 电镀液的浓度基本不变 阳极参加反应 镀件 阳极 镀层金属 电镀液 含有镀层金属离子的溶液 1 a b哪一极为正极 2 若要给铁叉镀银 a极选用什么材料 选择何种溶液 思考 e 阳极 阴极 3 铜的电解精炼 粗铜 含杂质 zn fe ni ag au等 阳极 zn 2e zn2 fe 2e fe2 ni 2e ni2 cu 2e cu2 znfenicuagau 阴极 阳极泥 思考 电解完后 cuso4溶液的浓度有何变化 粗铜 纯铜 硫酸铜溶液 阳极 阴极 cu2 2e cu 基本不变 但变小 若把阴极纯铜换成铁棒 电解过程变吗 不变 但不是精炼铜了 而叫电镀铜 电解池 电镀池的比较 两电极接直流电源 电解质溶液 形成闭合回路 镀层金属接电源正极 待镀金属接电源负极 电镀液必须含有镀层金属的离子 形成条件 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置 定义 装置实例 电解池 电镀池 装置 电解池 电镀池的比较 续 电源负极 电解池阴极电解池阳极 电源正极 电子流向 阳极 氧化反应 溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 阳极 氧化反应 金属电极失电子阴极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 电极反应 阳极 与电源正极相连阴极 与电源负极相连 名称同电解池 但有限制阳极 必须是镀层金属阴极 镀件 电极名称 电解池 电镀池 装置 同电解池 4 电冶金 电解是最强有力的氧化还原手段冶炼na ca mg al这样活泼的金属 钠的冶炼阳极 2cl 2e cl2 阴极 2na 2e 2na总反应 2nacl 熔融 2na cl2 二 电解原理的应用 电