电解饱和食盐水[章节优讲]

1、化学能与电能化学能与电能 电解饱和食盐水电解饱和食盐水 1优质教学 内容讲解内容讲解 一、电化学基本内容一、电化学基本内容 1、定义：、定义：研究化学能与电能相互转换的研究化学能与电能相互转换的 装置、过程和效率的科学。装置、过程和效率的科学。 2、根据反应产物与电流的关系，电化学、根据反应产物与电流的关系，电化学 反应过程（及其装置）可以分为两类：反应过程（及其装置）可以分为两类： 产生电流的反应产生电流的反应 借助电流发生的反应借助电流发生的反应 ：化学能转换为电能：化学能转换为电能 ：电能转换为化学能：电能转换为化学能 2优质教学 电解池电解池 1.1.能量转化能量转化 能转化为能转化为

2、 能能 2.2.电极名称电极名称 3.3.电子流向电子流向 极到极到 极极 _极到极到 极极 3.3.电流方向电流方向 极到极到 极极 _极到极到 极极 5.5.离子运动方离子运动方 向向 阳离子阳离子 极，极， （记忆方法：（记忆方法： ） 阴离子阴离子 极极. . （记忆方法：（记忆方法： ） 化学化学电电 阴极阴极阳极阳极 负负 正正 负负 正正 阳阳 阴阴 阴极上有电子阴极上有电子 阳极上缺电子阳极上缺电子 阴阴 阳阳 阴阴 阳阳 3优质教学 电解池电解池 6.6. 工工 作作 原原 理理 阴极：电子阴极：电子 的一极，的一极， 电子，发生电子，发生 反反 应应 阳极：电子阳极：电子

3、的一极，的一极， 电子，发生电子，发生 反反 应应 7.7. 构构 成成 条条 件件 流入流入 失去失去氧化氧化流出流出 得到得到 还原还原 两电极插入两电极插入电解质溶液电解质溶液或熔融的或熔融的 电解质电解质 形成闭合回路形成闭合回路 有外加直流电源有外加直流电源 有两个电极有两个电极 4优质教学 （一）电极的分类：（一）电极的分类： 1、按照电源：、按照电源： 2、按照活泼性：、按照活泼性： 阳极阳极阴极阴极 惰性电极：惰性电极：C、Pt、Au 活性电极：活性电极： Ag及及Ag之前的金属之前的金属 阳极：阳极： 离子，离子， 阴极：阴极： 离子，离子， （二）放电顺序：（二）放电顺序：

4、 活性电极活性电极 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活泼金属阳离子活泼金属阳离子 阳阳 阴阴 正常浓度时正常浓度时H+正常浓度小，正常浓度小， Fe2+、Zn2+浓度浓度一直保持很大时浓度浓度一直保持很大时 5优质教学 2H+Cl Cl2 + H2 Cu2+2Cl Cu +Cl2 （三）电解的类型及电极反应式的书写（三）电解的类型及电极反应式的书写 （写出下列装置的电极反应式、总反应式（写出下列装置的电极反应式、总反应式pH变化、复原方法）变化、复原方法） 惰性电极：惰性电极： 2Cl 2e Cl2 2

5、H+ +2e H2 2HCl Cl2 + H2 电解电解 浓度：浓度： pH： 复原：复原： 减小减小 增大增大 HCl气体气体 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 电解电解 2Cl 2e Cl2 Cu2+ +2e Cu CuCl2Cu +Cl2 电解电解 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 电解电解 浓度：浓度： pH： 减小减小 增大增大 复原：复原：CuCl2固体固体 电解自身型电解自身型 6优质教学 2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 2Cl +2H2O Cl2 + H2 + 2OH 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 2Cl 2e Cl2

6、 2H+ +2e H2 电解电解 电解电解 浓度：浓度：pH：减小减小增大增大复原：复原： HCl气体气体 放氢生碱型放氢生碱型 NaCl溶液换成溶液换成MgCl2溶液呢？溶液呢？ 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2 Mg2+2Cl +2H2O Cl2 + H2 + Mg（OH)2 2Cl 2e Cl2 2H+ +2e H2 电解电解 电解电解 7优质教学 4AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3 4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+ 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 阳极：阳极： 阴极：阴极：

7、总反应：总反应： 4OH 4e 2H2O +O2 2Cu2+ +4e 2Cu 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+ 电解电解 电解电解 电解电解 电解电解 4OH 4e 2H2O +O2 4Ag+ +4e 4Ag 浓度：浓度：pH：减小减小减小减小复原：复原： CuO固体固体 放氧生酸型放氧生酸型 浓度：浓度：pH：减小减小减小减小复原：复原： Ag2O固体固体 8优质教学 4OH 4e 2H2O +O2 4H+ +4e 2H2 2H2O O2 +2H2 电解电解 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 浓度：浓度：pH：

8、增大增大不变不变复原：复原：H2O 4OH 4e 2H2O +O2 4H+ +4e 2H2 2H2O O2 +2H2 电解电解 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 浓度：浓度：pH：增大增大减小减小复原：复原：H2O 4OH 4e 2H2O +O2 4H+ +4e 2H2 2H2O O2 +2H2 电解电解 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 浓度：浓度：pH：增大增大 增大增大 复原：复原：H2O 电解水型电解水型 9优质教学 将以上装置中的惰性电极换为将以上装置中的惰性电极换为Cu电极？电极？ 如何快速改写如何快速改写? 所有装置的所有装置的阳极阳极反应进改为：反应进改

9、为： Cu 2e- = Cu2+ 阴极阴极反应不变反应不变 总反应做相应的变化总反应做相应的变化: 2、Cu+2H+ H2 + Cu2+ 电解电解 7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+ 电解电解 3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2 电解电解 1、无、无 4、无、无 5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag 电解电解 6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2 电解电解 8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2 电解电解 10优质教学 书写步骤及注意事项：书写步骤及注意事项： 1、看清电极材料、看清电极材料 2、找出溶液中的阳离子和阴离子、找出溶液中的阳离子和阴离子 3

10、、根据、根据放电顺序放电顺序及及电极材料电极材料确定放电微粒确定放电微粒 4、电极反应式一定为离子方程式：、电极反应式一定为离子方程式： 不考虑不考虑放电微粒来源以及后续反应放电微粒来源以及后续反应 5、总反应式：、总反应式： 考虑考虑放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则 6、两极相加、两极相加不一定为总反应不一定为总反应 7、总反应总反应写条件：电解写条件：电解 11优质教学 + +- - OHOH- - NaNa+ + 阴极阴极 阳极阳极 电解饱和食盐水电解饱和食盐水 只允许阳离子通过只允许阳离子通过 阳离子交换膜阳离子交换膜 H2O+少量少量N

11、aOH饱和饱和NaCl NaOH溶液溶液 淡盐水淡盐水 H2Cl2 2Cl- - 2e- =Cl22H+2e- = H2 H+从何来？从何来？ 12优质教学 1、电解饱和食盐水、电解饱和食盐水 阴极材料：阴极材料： 电极反应：电极反应： 。 阳极材料阳极材料 ： 电极反应：电极反应： 。 总反应：总反应： 。 设备设备 。 2H+2e- = H2 2Cl- - 2e- = Cl2 2NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2 电解电解 阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜电解槽 避免避免Cl2和和NaOH反应反应 只允许阳离子自由通过只允许阳离子自由通过 Ti Fe 而阻止阴离子和气体通过。而阻

12、止阴离子和气体通过。 （四）电解原理应用（四）电解原理应用 氯碱工业氯碱工业 13优质教学 阳极阳极 放电，产生放电，产生 。开始时阴极区需要加入。开始时阴极区需要加入 。 电解过程：电解过程： 阴极阴极 放电，产生放电，产生 ，使，使 浓度增大，浓度增大， 即阴极区产生即阴极区产生 。 H+ Cl- OH-H2 Cl2 NaOHH2 开始时阴极区需要加入开始时阴极区需要加入 。 H2O 少量少量NaOH 增强导电性增强导电性 NaCl溶液溶液 NaCl精炼：精炼： 电解过程中电解过程中Na+定向移向：定向移向： 。 阴极阴极 加入加入NaOH溶液溶液 加入加入BaCl2溶液溶液 加入加入Na

13、2CO3溶液溶液 过滤过滤加入盐酸加入盐酸 14优质教学 用用 的原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程。的原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 实质是实质是 . 镀层金属作镀层金属作 极，镀件作极，镀件作 极，极， 电镀液电镀液 。 Fe上镀上镀Cu原理：原理： 作阴极，作阴极， ； 作阳极，作阳极， 。 电镀液的浓度在电镀过程中电镀液的浓度在电镀过程中 。 2、电镀：、电镀： 电解电解 称为镀件称为镀件称为镀层称为镀层 阴阴阳阳 含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液 Fe Cu Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+ 不变不变 注意：注意： 离子浓度会影响放电顺序

14、离子浓度会影响放电顺序 当当FeFe2+ 2+、 、ZnZn2+ 2+浓度一直保持很大时，将优先于 浓度一直保持很大时，将优先于H H+ +放电放电 从而实现镀铁、镀锌从而实现镀铁、镀锌 镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出 15优质教学 实质是用实质是用 原理，使粗金属先原理，使粗金属先 再再 的过程的过程 精炼铜的原理：粗铜作精炼铜的原理：粗铜作 极，极， ； 精铜作精铜作 极，极， ； 电解液含有电解液含有 。 比铜活动性强的杂质形成比铜活动性强的杂质形成 ， 比铜活动性弱的杂质形成比铜活动性弱的杂质形成 。 3、精炼：、精炼： 电解电解溶解溶解在纯金属上

15、析出在纯金属上析出 阴阴 阳阳 Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+ Cu2+ 阳极泥阳极泥 金属阳离子进入溶液金属阳离子进入溶液 电解液的浓度在电解过程中电解液的浓度在电解过程中 。 减小减小 Fe、Zn等活泼金属溶解时，析出等活泼金属溶解时，析出Cu，使，使Cu2+浓度减小浓度减小 16优质教学 2NaCl = 2Na+Cl2 4、活泼金属的冶炼、活泼金属的冶炼 （1）制钠：）制钠： 阳极：阳极： 阴极：阴极： 总反应：总反应： 2Na+ + 2e = 2Na 2Cl 2e = Cl2 MgCl2 = Mg+Cl2 （2）制镁：）制镁： 注意注意:不用不用MgO， MgO熔

16、点太高熔点太高 阳极：阳极： 阴极：阴极：Mg2+ + 2e = Mg 2Cl 2e = Cl2 （熔融）（熔融） （熔融）（熔融） 电解电解 电解电解 2Al2O3 = 4Al+3O2 （3）制铝：）制铝： 总反应：总反应： 阳极：阳极： 阴极：阴极：4Al3+ + 12e = 4Al 6O2 12e = 3O2 （熔融）（熔融） 电解电解 注意注意: 不用不用AlCl3，熔融熔融AlCl3不导电不导电 17优质教学 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法电解法 还原法还原法热分解法热分解法 不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择 K Ca N

17、a Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则 同一种金属可能有不同的冶炼方法同一种金属可能有不同的冶炼方法 18优质教学 M - ne- = Mn+ 六、金属的腐蚀六、金属的腐蚀 （一）金属腐蚀：（一）金属腐蚀： 1、定义：是指金属或合金跟、定义：是指金属或合金跟 发生发生 氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 接触到的气体或液体接触到的气体或液体 2、本质：、本质： （ 反应）反应） 氧化氧化 3、类型：直接反应、类型：直接反应 腐蚀；原电池反应腐蚀；原电池反应 腐蚀腐蚀 化学化学电化学电化学 金属与接触到

18、的金属与接触到的 （如（如 、 、 等）等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。直接发生化学反应而引起的腐蚀。 （二）化学腐蚀：（二）化学腐蚀： 干燥的氧化剂干燥的氧化剂 O2Cl2SO2 19优质教学 1、定义：、定义：不纯不纯的金属跟的金属跟电解质溶液电解质溶液接触时，会发生接触时，会发生 反反 应，应， 的的金属失去电子金属失去电子而被而被 。如。如 在潮湿的空在潮湿的空 气中生锈。气中生锈。 2、类型：、类型： （三）电化学腐蚀：（三）电化学腐蚀： 原电池原电池 氧化氧化 较活泼较活泼 生铁生铁 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 条件条件 水膜呈水膜呈水膜呈水膜呈 负极（负极（FeFe）

19、 正极（正极（C C） 总反应总反应 较强酸性较强酸性中性、碱性、弱酸性中性、碱性、弱酸性 2H+2e-H2O2 + 4e- + 2H2O 4 OH- Fe2e-Fe2+ Fe2e-Fe2+ Fe+2H+ Fe2+H2 2Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 22Fe(OH)2Fe(OH)2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3 FeFe2 2O O3 3 n nH H2 2O O （铁锈铁锈）20优质教学 电化腐蚀电化腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 条件条件 不纯金属或合金不纯金属或合金 与与 接触接触与与 直接接触直接接触 有无电流有无电流 本质本质 联系联系 两种腐蚀往往两种腐蚀往往 发生，但发生，但 腐蚀更普遍，腐蚀更普遍， 速度快，危害更重。速度快，危害更重。 3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较： 电解质溶液电解质溶液 氧化剂氧化剂 无无 弱电流弱电流 较活泼的金属被氧化较活泼的