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文档简介
第2节 电能转化为化学能-电解,一、电解原理,电解:在直流电的作用下,在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。,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 (4)形成闭合回路,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,阴极,阳极,阳离子,阴离子,得电子还原反应,失电子氧化反应,下面以石墨为电极电解氯化铜溶液为例来分析。,这是电解熔融盐的情况。电解电解质溶液又会发生什么反应呢?,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(Cl2),阴极:碳棒上有一层红色的铜析出,阴极,阳极,氯气,铜,CuCl2溶液,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) 与电极材料无关,(2)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-Cl2 + 2e- 氧化反应 阴极:Cu2+2e- Cu 还原反应总式:,(3)分析电解质溶液的变化情况: 氯化铜溶液浓度降低,为何当一个电极存在多种可能的放电离子时,不是大家共同放电,而是只有一种离子放电?放电能力与什么因素有关?,思考:,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。,当阳极为活性电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不容易在电极上放电。 当阳极为惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时:溶液中阴离子的放电顺序(由难到易)是:,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子在阴极上放电顺序是:,阳极:,阴极:,想一想:以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液,情况又如何?,阳极:Cu Cu 2+ + 2e- 阴极:Cu 2+ + 2e- Cu,五.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:,、两极半反应相加得总方程式;,阴极:,阳极:,2Cl Cl2 2e-,2 H+2e - H2,OH SO4 2,H+ Cu2+,H2O H+OH,CuSO4 Cu2+ SO4 2,、首先分析、比较出阴阳极的放电离子:,、然后写电极反应式 :,H2Cl2,或 2HCl,(电解化学方程式),H2Cl2,2H+2Cl,(电解离子方程式),分析电解反应的一般思路:,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化,阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,一、电解饱和食盐水反应原理,阴极: 阳极:总反应:,2H+ + 2e- H2,2Cl- Cl2 + 2e-,现象:阳极:有黄绿色气体产生,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,上述装置的弱点:,1.H2和Cl2 混合不安全2.Cl2会和NaOH反应,会使得到的NaOH不纯,1、生产设备名称:离子交换膜电解槽 阳极:金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极:碳钢网(有镍涂层) 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: (1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)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,+,-,纯铜,粗铜,电解液(CuSO4溶液),阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)阳极: Cu 2e- = Cu2+ (氧化反应),特征,纯铜作阴极,粗铜作阳极阳极主要金属与电解质中的阳离子相同电解液CuSO4的浓度基本不变,有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+,2、精炼铜,阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子,且比Cu先失电子,+,-,铁片,铜片,电镀液(CuSO4溶液),阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)阳极: Cu 2e- = Cu2+ (氧化反应),特征,被镀件作阴极,镀层金属作阳极阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同电镀液CuSO4的浓度基本不变,3、电镀铜,电镀的定义:,电镀的意义:,电解规律(惰性电极电解电解质溶液的一般规律),阴极,阳极,氯气,铜,阳极:2Cl- Cl2 + 2e-,阴极:Cu2+ 2e- 2Cu,减小,减小,CuCl2,CuCl2溶液,阳极,阴极,氧气,氢气,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极: 4H + 4e- 2H2 ,变大,不变,加H2O,Na2SO4溶液,2H2O 2H2 + O2 ,阳极,阴极,氯气,氢气,阳极: 2Cl- 2e- Cl 2,阴极: 2H + 2e- H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 ,减小,增大,加HCl,NaCl溶液,阳极,阴极,氧气,铜,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极:Cu2+ 2e- Cu,减小,减小,加CuO,CuSO4溶液,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,减少,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.写出下列装置的电极反应式,并判断A、B、C溶液PH值的变化。,巩固练习,2.如上图所示,通电后A极上析出Ag,对该装置的有关叙述正确的是A.P是电源的正极B.F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2C.电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,其余电极均参加了反应D.通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变,B,3.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AX是正极,Y是负极BX是负极,Y是正极CCuSO4溶液的PH值逐渐减小DCuSO4溶液的PH值不变,AC,4.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、27mg B、54mg C、108mg D、216mg,B,电解规律(惰
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