电能转化为化学能——电解PPT课件

.,1,基本概念:(1)电解:让直流电通过电解质溶液或者熔融的电解质,在两个电极上分别发生_反应和_反应的过程。(2)电解池:将电能转化成_的装置。(3)电解池的构成条件及工作原理。构成条件:直流电源、固体电极材料、_、形成_。,氧化,还原,化学能,电解质溶液或,熔融电解质,闭合回路,第2节电能转化为化学能电解,以电解熔融氯化钠为例讲一下电解池工作原理。,.,2,电解池阴、阳极的判断,.,3,阳极材料：,活性电极(除铂、金以外的金属)：,惰性电极(石墨、铂、金)：,记住这句话：电解质导电的过程就是电解过程，发生了化学反应。,阴极不参与电解反应。,阴离子放电；,阳极自身失电子；活性阳极先于阴离子放电,【归纳提高】,.,4,阴极：,阳极：,Ag+Fe3+Cu2+H+活泼金属阳离子,S2-IBrClOH含氧酸根离子,阳离子,阴离子,.,5,阴极：4H+4e-=2H2,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,总反应式：,(2)盐酸,阴极：2H+2e-=H2,阳极：2Cl-2e-=Cl2,总反应式：,(1)稀硫酸,.,6,（3）AgNO3溶液,4Ag+4e-=4Ag,4OH-4e-=2H2O+O2,阴极：2Cu2+4e-=2Cu,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,（4）CuSO4溶液,阳极：,阴极：,总反应：,.,7,2Cl-2e-=Cl2,2H+2e-=H2,阳极：,阴极：,总反应式：,(5)氯化钾溶液,(6)NaOH溶液,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,阴极：4H+4e-=2H2,.,8,HNO3,H2O,NaOH,H2O,NaNO3,H2O,电解水型,HCl,HCl,CuCl2,CuCl2,电解质分解型,NaCl,溶质和水,放氢生碱,AgNO3,溶质和水,放氧生酸,电解的类型（惰性电极）,【归纳小结】,.,9,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,.,10,1.电解食盐水,现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝阴极：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,.,11,（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,.,12,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,.,13,粗盐的成分：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜,精制食盐水,杂质的除去过程：,粗盐水,含少量Ca2+.Mg2+,精制盐水,.,14,2.铜的电解精炼,一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。,粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等),纯铜,阳极：,ZnZn2+2e-FeFe2+2e-NiNi2+2e-CuCu2+2e-,ZnFeNiCuAgAu,阴极:Cu2+2e-Cu,阳极泥,问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,CuSO4溶液,粗铜,.,15,3.电镀,电镀是利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过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。,电镀：电镀是利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过程。,电极：阳极镀层金属或惰性电极阴极待镀金属制品,电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。,溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小,.,16,阳极：6O2-12e-=3O2阴极：4Al3+12e-=4Al,4.冶炼铝,原理:,助熔剂：冰晶石（Na3AlF6六氟合铝酸钠）阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充,思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?,.,17,冶炼铝设备图,烟罩,.,18,电解池、电解精炼池、电镀池的比较,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,两电极接直流电源电极插入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须含有镀层金属的离子,阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连,阳极：镀层金属阴极：镀件,阳极：氧化反应阴极：还原反应,阳极：氧化反应阴极：还原反应,应用电解原理将不纯的金属提纯的装置,不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极电解质溶液须含待提纯金属的离子,阳极：不纯金属阴极：纯金属,阳极：氧化反应阴极：还原反应,.,19,1.a、b哪一极为正极？,2.若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？选择何种溶液？,3.若要给铁叉镀金，a极选用什么材料？选择何种溶液？,思考:,e-,.,20,金属性强弱的判断已知M+N2+=M2+NPt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出MN与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为,答案：PMNE,.,21,工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO41.电解时,应以作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会,2.阳极反应式为,3.总电解反应式为.,3.2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2,答案:1.Fe增大2.MnO42_e-=MnO4,.,22,电解计算电子守恒法例一：铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体。求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量。,解析：阳极4OH-4e-=2H2O+O2阴极Cu2+2e-=Cu2H+2e-=H2阳极转移电子的物质的量为:0.54=2mol,消耗OH-2mol,即产生H+2mol。阴极生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1molL-1pH=0生成H2转移的电子:0.52=1mol,故还有1mole-用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol。,.,23,O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH,计算关系式：,例二：用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）A.1molL-1B.2molL-1C.3molL-1D.4molL-1,A,阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol,则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A,.,24,例三：某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：金属M的相对原子质量及x、n值；电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。,Mx+xe-=M0.005mol0.01mol0.32g,所以：x=2；M=64；n=3,产生H+为0.01mol，pH=1,.,25,1.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,A,练习,.,26,2.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是,B,.,27,3.德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖，但该方法需要高温高压催化剂，否则难以自发进行。2000年希腊化学家斯佳在科学杂