《电解池》PPT课件.ppt

1、第四章 电化学基础 第三节 电解池（第一课时）,探究实验,甲,碳棒无明显现象,如图所示，分别将两根石墨棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，观察现象。,乙,丙,CuCl2溶液,CuCl2溶液,CuCl2溶液,碳棒无明显现象,(丙)的现象： 与电源负极相连的碳棒覆盖有一层红色物质。 与电源正极相连的碳棒表面出现小气泡，湿润的淀粉KI试纸变蓝。,探究实验,Cl2,两级产物： 阴极Cu 阳极Cl2,请你思考？,(1)通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？ (2)通电后，这些离子的运动情况有什么改变？ (3)当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？,电解氯化铜溶液的微观反应

2、过程,Cu2+、Cl 无规则运动,Cu2+、Cl 定向运动,Cu2+、Cl 发生电子得失,阴阳两极上 生成Cu、Cl2,+ -,+ -,+ -,一、电解原理,1、电解：使电流通过电解质溶液,而在阴、阳两极引 起氧化还原反应的过程。,2、电解池：借助于电流引起氧化还原反应的装置， 也就是把电能转化为化学能的装置叫做 电解池或电解槽。,3、电解池构成条件： 直流电源 两个电极(惰性电极：Pt、Au或石墨) 电解质溶液 形成闭合回路,阴极：与电源负极相连 阳极：与电源正极相连,请你思考？,在电解过程中电子的移动方向？,+ -,阳极 阴极,（还原反应）,（氧化反应）,电解必须建立在电离的基础上,发生氧

3、化还原反应生成了新物质,只产生自由移动的离子,电解质电离成为自由移动的离子 CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-,电解质电离后再通直流电,电解质溶于水或熔融电解质,电离与电解的比较,（熔融）,电解池与原电池有哪些异同?,直流电源 两个电极 电解质溶液或熔融电解质 形成闭合回路,活泼性不同的两电极 电解质溶液 形成闭合回路 自发的氧化还原反应,形成条件,将电能 转变成化学能的装置,将化学能 转变成电能的装置,定义,装置 实例,电解池,原电池,装置,电解池与原电池有哪些异同?(续),电源负极电解池阴极电解池阳极电源正极,电子 流向,阳极：氧化反应 阴极：还原反应,负极：氧化反应 正极：还原反应,

4、电极 反应,阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连,负极：较活泼金属 正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）,电极 名称,电解池,原电池,装置,练一练,A,B,1、分析下图，属于电解池的是（ ）,D,C,D,练一练,D,练一练,C,练一练,C,阳极 阴极,+ -,阳离子得电子或阴离子失电子使离子电荷降低的过程叫做放电。,电解时离子放电顺序,1、阴极:阳离子放电，金属活动顺序的反顺序,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Fe2+ Zn2+ H+（水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,电解池电极反应方程式书写,得电子能力（氧化性）强的阳离子先放电,电极反应产物判断,2、阳极:,S

5、2IBrCl OH含氧酸根F,（2）若阳极材料为惰性电极(Pt、Au、石墨)，则阳极电极反应为溶液中阴离子放电,（1）若阳极材料为金属电极（除Pt 、Au、外）， 则阳极电极反应为金属失电子,金属 - ne- = 金属阳离子,阴离子放电顺序,失电子能力（还原性）强的阴离子先放电,1、写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电极反应式,2、写出以铜棒作电极电解氯化铜溶液的电极反应式,阳极 ： 2Cl 2eCl2,阴极 ：2H+ +2e H2 ,阳极 ： Cu 2eCu2+,阴极 ： Cu2+ +2e Cu,H2SO4 NaOH Na2SO4,H2O,增大,增大,增大,增大,减小,不变,加H2O,加H

6、2O,加H2O,HCl CuCl2,HCl CuCl2,减小,减小,增大,增大,加HCl 加CuCl2,NaCl CuSO4,电解质和水,部分离子浓度减小,部分离子浓度减小,增大,减小,加HCl,加CuO,阳极: 4OH-4e- =2H2O+O2 阴极: 4H+ 4e- =2H2 ,阳: 2Cl-2e - =Cl2 阴: 2H+ 2e - =H2 ,阳: 2Cl-2e - =Cl2 阴: Cu 2+ 2e - = Cu,阳: 2Cl-2e - =Cl2 阴: 2H+ 2e - =H2 ,阳: 4OH-4e- =2H2O+O2 阴: 2Cu 2+ 4e- =2 Cu,电解 水型,电解 电解 质型

7、,电解 电解 质和 水型,二、电解原理的应用,1、电解饱和食盐水制烧碱、氯气、氢气,阳：2Cl 2e=Cl2 阴：2H+2e =H2 总：2NaCl+2H2O = 2NaOH + H2+Cl2,电解,上述装置的缺点：,1.H2和Cl2 混合不安全，易爆 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 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,工业上用电

8、解饱和食盐水溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业,离子交换膜法制烧碱,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,离子交换膜法制烧碱,(3) 、添加原料 阳极室：精制的饱和食盐水 阴极室：添加纯水（加一定量的NaOH溶液）,(4)、生产流程,2. 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

9、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。,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,电镀液：,定义,装置,阳极：,镀层金属（与电源正极相连）,阴极：,待镀金属制品（与电源负极相连）,铁片,铜片,硫酸铜溶液,含镀层金属离子的溶液,探究：在铁上镀铜,M ne- = Mn+,Mn+ + ne- = M,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。,粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag A

10、u 等),纯铜,粗铜,阳极：,Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e- Cu Cu2+2e-,Zn Fe Ni CuAg Au,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,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它金属的装置。,两电极接直流电源 电极插人电解质溶液 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：电源正极相连 阴极：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

11、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,4、电冶金,对象：钠、钙、镁、铝这样的活泼金属,电解液： 熔融态电解质,实例,2.不能用AlCl3代替Al2O3，因AlCl3为共价化合物，熔融 状态时不导电；,3.冰晶石【六氟铝酸钠(Na3AlF6）】用来降低Al2O3熔点,1.不能用MgO代替MgCl2，因MgO熔点太高，耗热能大；,下层,石墨,阳极 （生成氧气，和石墨反应,C,三、原电池与电解池的结合,池及电极的判断方法,有一极能与电解液反应则该

12、极为原电池、该极负极，与之相连的为电解池的阴极。若都能反应，则活泼性最强的或两极差距最大的为原电池,1.原则：各电极上通过的电量相等（即两极得失电子总数相等）。,2.步骤： （1）准确写出阴、阳两极的电极反应式及总的方程式。 （2）利用电子得失守恒列式计算： 阳极失去的电子总数等于阴极得到的电子总数； 串联电路中通过各电解池的电子总数相等。,四、电解过程的有关计算,1.将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行 电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g （设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解 和溶液体积变化）。此时溶液中氢离子浓度约 为： A.410-3mol/L B.210-3mol/L C.110-3mol/L D.110-7mol/L,例题：,例题：,2.将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、 氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通 电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量 之比为： A.123 B.321 C.631 D.632,3.用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液 500mL，经过一段时间后，两极均得到标准状况 下11.2L的气