电解池的工作原理.ppt

电解质是指在能够导电的。电离是指电解质或状态下离解成过程。电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作_运动；在外电源的作用下，形成_移动而导电。,水溶液或熔融状态下,化合物,水溶液熔融,自由移动的阴阳离子,无规则,定向,联想与质疑,什么叫电解质？电解质为什么能导电？,金属金属内部的自由电子定向移动电解质溶液阴、阳离子的定向移动,导电原理,电解的定义,使电流（直流电）通过电解质溶液（或熔融的离子化合物）而在阴、阳两极引起氧化还原反应（将电能转变为化学能）的过程叫做电解。,电解池（电解槽）,1.特点：把电能转变为化学能2.形成条件（对比原电池）（1）外加电源（直流电）（原电池不需要外电源，却需要能释放能量的氧化还原反应）（2）两个电极（3）电解质溶液或熔化的离子化合物（4）形成闭合回路,与原电池相同,对比原电池与电解池的结构,与电源正极相连,阳极,阴极,与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,电源、电极、电极反应关系,1.电极反应规律,（1）阴极（接外电源负极）：得电子，还原反应（一般）电极本身不参加反应一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子（2）阳极（接外电源正极）：失电子，氧化反应若为金属（非惰性，Au、Pt除外）电极，电极失电子若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子,2.什么叫放电？,在电极表面阳离子得到电子，阴离子失去电子的过程叫做放电。（强者优先）放电速率移动速率,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？,CuCl2=Cu2+2Cl-,想一想：H+和OH-为什么没有参与电解？,CuCl2溶液中除了Cu2、Cl-，还有什么离子？,交流与讨论,3.离子放电顺序,离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。,（1）阳离子放电顺序,阴极上得电子顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Fe2+Zn2+H+（H2O）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。,阴极：电子，发生反应，离子越强，反应越容易。,得,还原,氧化性,（2）阴离子放电顺序,阳极上失电子的顺序：活性电极（金属电极）S2IBrClOH含氧酸根离子F。惰性电极:只传递电子本身不失电子，如C、Pt、Au、Ti等,阳极：电子，发生反应，离子越强，反应越容易。,失,氧化,还原性,特殊离子,H得电子能力Fe3+Cu2Fe2+（Fe3+eFe2+）含氧酸根一般不放电，但其中具有较强还原性的（如:SO32、MnO42）在电解过程中也可以被氧化（生成SO42、MnO4）,小试牛刀,写出下列离子放电的电极反应式H、Zn2+、Cu2、Al3、Fe3+I、Br、OH、MnO422H2eH2Fe3+eFe2+4OH4e2H2O+O2MnO42eMnO4,电解原理,电解结果:4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3,小试牛刀,完成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）硫酸溶液（2）NaOH溶液（3）盐酸（4）KCl溶液（5）Na2SO4溶液（6）CuCl2溶液（7）AgNO3（8）CuSO4溶液,想一想：如何判断电解时溶液的浓度变化？pH值变化？电解后怎样对溶液复原？,阴极：4H+4e-=2H2,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,总反应式：,阴极：2H+2e-=H2,阳极：2Cl-2e-=Cl2,总反应式：,（3）HCl=H+Cl-,（2）NaOH=Na+OH-,问题解决,（1）H2SO4=2H+SO42-,（4）KCl=K+Cl-,2Cl-2e-=Cl2,2H+2e-=H2,阳极：,阴极：,总反应：,问题解决,阴极：4H+4e-=2H2,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,总反应式：,（6）CuCl2=Cu2+2Cl-,阴极：Cu2+2e-=Cu,阳极：2Cl-2e-=Cl2,（5）Na2SO4=2Na+SO42-,问题解决,（7）AgNO3=Ag+NO3-,4Ag+4e-=4Ag,4OH-4e-=2H2O+O2,阴极：2Cu2+4e-=2Cu,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,（8）CuSO4=Cu2+SO42-,总反应：,阳极：,阴极：,总反应：,问题解决,电解质溶液用惰性电极电解的规律,电解质溶液电解规律（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+,用惰性电极电解电解质溶液的规律,电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如H2SO4、NaOH、K2SO4）的电解电解电解质型：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如HCl、CuCl2）溶液的电解电解质和水同时被电解型放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl、MgBr2)溶液的电解放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解,电解池和原电池中电子、离子移动的共同点,无论是原电池还是电解池导线上电子往哪极移动，电解液中阳离子就跟着往哪极移动哪极发生氧化反应，电解液中阴离子就往哪极移动,1.电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。（氯碱工业）,二、电解原理的应用,3.电镀,4.电解精炼铜,2.电解冶金,1.电解质溶解于水电离：Na2SO42Na+SO42（H2OH+OH）2.通直流电阳、阴离子定向移动电解阳极（+）：4OH4e2H2O+O2（氧化反应）阴极（-）：4H+4e2H2（还原反应）通电3.总化学方程式：2H2O2H2O2有隔膜时：通电2Na2SO44H2OO2+2H2SO4+2H2+4NaOH（阳极区）（阴极区）,电解Na2SO4溶液的变化原理,电解Na2SO4溶液的变化原理,电解NaCl溶液的变化原理,电解质溶解于水电离：NaClNa+Cl（H2OH+OH）通直流电阳、阴离子定向移动电解阳极（+）：2Cl2eCl2（氧化反应）阴极（-）：2H+2eH2（还原反应）总化学方程式：电解2NaCl2H2OCl2+H2+2NaOH（阳极区）（阴极区）,阳离子交换膜电解槽,无隔膜电解冷的饱和食盐水,家用环保型消毒液发生器a为负极，b为正极。消毒液的主要成分：NaClO和NaCl反应原理：电解2NaCl2H2O2NaOH+H2Cl22NaOH+Cl2NaClNaClOH2O,2.电解熔融氯化钠制钠,电解食盐水可以制取烧碱和氯气，电解熔融氯化钠又会得到什么物质呢？,阳极（+）：,2Cl-2e-=Cl2（氧化反应）,阴极（-）：,2Na+2e-=2Na（还原反应）,总反应：,2NaCl(熔融)2Na+Cl2,电解熔融氯化钠的变化原理,电解质受热熔化电离：NaClNa+Cl通直流电阳、阴离子定向移动电解：,金属冶炼的一般方法（H前）,一、电解法：,适用于活泼金属,1.电解熔融盐,2.电解熔融氧化物,二、还原剂法：,适用于较活泼金属,1.干态热还原法,2.湿态冷还原法,CuSO4+Fe=Cu+FeSO4,金属冶炼的一般方法（H后）,三、加热法：,适用于不活泼金属,四、富集法：,适用于以游离态存在的不活泼金属，如淘金Au,若以铜为阳极，铁为阴极，电解氯化铜溶液，情况又如何？,学与问,铁镀铜,阴极：Cu2+2eCu还原反应,阳极：Cu2eCu2+氧化反应,阴极：待镀件（电极不反应）阳极：镀层金属（电极被氧化）电镀液：含有镀层金属的离子（控制离子的浓度等条件而使H+和OH不放电。电镀液浓度保持不变。）,3.电镀,学与问,若以铜为阳极，铜为阴极，电解氯化铜溶液，情况又如何？,4.电解精炼铜,阳极：Cu2eCu2+氧化反应,阴极：Cu2+2eCu还原反应,相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥,粗铜的溶解与纯铜的生成：,阳极（粗铜）：Cu2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu,比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；,比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；,电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；,电解精炼铜原理,Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+,铜的电解精炼示意图,电离与电解的比较,海水中的钢闸门用电化学保护法来防腐,电解法合成氨,1998年两位希腊化学家在科学杂志上发表论文，称他们在常压