电解池PPT课件VIP

第四章电化学基础,第三节电解池,.,2,氢气,氧气,+,1、电解的概念：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程（一般是一个非自发的氧化还原反应）。,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、两个电极、电解质溶液或熔融态电解质,注意：,导电过程就是电解过程。,阴极不参与电解反应；,与电源正极相连-阳极与电源负极相连-阴极,.,4,甲,无现象,没有且不能自发发生化学反应,.,5,阳极,阴极,1.通电后发生了氧化-还原反应;2.外加电流的作用是这种化学变化的根本原因。,Cl2,Cu,与电源正极相连的碳棒有气泡产生，且有刺激性气味，能使湿润的KI淀粉试纸变蓝,与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出,乙,播放,.,6,原理分析：,阴极：阳极：电解CuCl2溶液的化学反应方程式：,通电前，Cu2和Cl在水里地移动着；,电离,自由,通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下，改作移动。溶液中带正电的向移动，带负电的向移动。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。,2Cl2eCl2,Cu22eCu,CuCl2=CuCl2,定向,Cu2,阴极,Cl-,阳极,通直流电或电解,.,7,阴极,阳极,2Cl-2e-=Cl2(氧化反应),Cu2+2e-=Cu(还原反应),惰性电极：石墨、金、铂,活性电极：石墨、金、铂以外的金属,阳离子得电子，放电,e-,e-,阴离子失电子，放电,氧化性强的先得电子,还原性强的先失电子,阴极(还原反应)：氧化性强的阳离子先得电子,阳极(氧化反应)：还原性强的阴离子先失电子,4、放电顺序：,金属阳极先放电，离子后放电,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+注：电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+,只在熔融状态下放电，在水溶液中永远不放电。,.,9,总结：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,判断阳极材料及阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序,(先电离),(后电解),16,.,10,书写电解方程式的注意事项,2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）,3.标明条件：通电或电解。,4.电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的反应一般形式为：弱氧化剂+弱还原剂=强氧化剂+强还原剂,1.首先看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。,.,11,1.写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离子反应式,阳极,4OH-4e-=2H2O+O2,阴极,2Cu2+4e-=2Cu,总反应式,.,12,阴极,阳极,阳极(OH-SO42-):4OH-4e-=2H2O+O2,阴极(H+):4H+4e-=2H2,变大,变小,加H2O,第一组：电解H2SO4,.,13,阴极,阳极,阳极(OH-):4OH-4e-=2H2O+O2,阴极(H+Na+):4H+4e-=2H2,变大,变大,加H2O,第二组：电解NaOH,阴极,阳极,阳极(OH-SO42-):4OH-4e-=2H2O+O2,阴极(H+Na+):4H+4e-=2H2,变大,不变,加H2O,第三组：电解Na2SO4,.,15,阴极,阳极,阳极(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2,阴极(H+)：2H+2e-=H2,减小,增大,通入适量HCl,第四组：电解HCl溶液,阴极,阳极,阳极:(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2,阴极(Cu2+H+)：Cu2+2e-=Cu,减小,增大,加适量CuCl2晶体,第五组：电解CuCl2,第六组：电解NaCl,阴极,阳极,阳极(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2,阴极(Na+H+):2H+2e-=H2,减小,增大,通入适量HCl,阴极,阳极,阴极(Cu2+H+):2Cu2+4e-=2Cu,减小,加适量CuO固体,第七组：电解CuSO4,阳极(SO42-OH-):4OH-4e-=2H2O+O2,减小,.,19,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产物为O2和H+阴极:4H+4e-=2H2产物为H2和OH-,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,.,20,活泼(除PtAu外)金属做阳极：,例：铁做阳极电解氯化钠溶液,阳极：Fe-2e-=Fe2+,阴极(Na+H+):2H+2e-=H2,Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2,电解,二、电解原理的应用,1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）,阳极：,2Cl-2e-=Cl2,阴极：,2H+2e-=H2,总反应：,2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,食盐水中存在的离子：,Na+、Cl-、H+、OH-,离子放电顺序：阳离子H+Na+阴离子Cl-OH-,电极反应：阳极氧化反应阴极还原反应,H+,Na+,Cl-,OH-,阴极,阳极,.,22,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,.,23,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,.,24,（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；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,2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）,阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质,阳极：镀层金属（纯铜板）阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质（硫酸铜溶液）电镀液浓度不变,电镀铜,.,26,.,27,3、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。,纯铜,粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等),阳极：,Zn-2e-Zn2+Fe-2e-Fe2+Ni-2e-Ni2+Cu-2e-Cu2+,ZnFeNiCuAgAu,阴极:Cu2+2e-Cu,阳极泥,思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,CuSO4溶液,4、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl-2e-=Cl2,阴极：,2Na+2e-=2Na,总反应：,2NaCl(熔融)2Na+Cl2,电解熔融氯化钠制钠,制取金属铝,电解熔融状态的氧化铝,阳极：,6O2-12e-=3O2,阴极：,4Al3+12e-=4Al,总反应：,电解池小结,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,1、电源、电极、电极反应关系,2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金,.,32,练习,1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,.,33,2、下列说法或实验现象的描述不正确的是（）A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快D与电源负极