电解池的工作原理及应用--上课xiao.ppt

1、,联想质疑,已知：2mol固体钠与1mol氯 气反应生成2mol固体氯化钠 放出822.3kJ的热量。,2Na (S) + Cl2 (g) = 2NaCl (S) H(298K)= - 822.3kJmol-1,若以氯化钠为原料制备金属钠,则需要外界提供能量 （如电能）。在生产实践中，人们是如何通过提供 电能使氯化钠分解而制得金属钠的？,一、电解的原理,讨论： 1、熔融的NaCl中存在的微粒 是什么？它们处于怎样的状态？ 2、接通电源后，熔融氯化钠 中Na+和Cl-各向哪个方向 移动？ Na+和Cl-将发生 什么变化？,P18交流与讨论,正极,负极,Na+,Cl-,熔融NaCl,石墨,石墨,阳

2、极,阴极,电解原理,2Cl- - 2e- Cl2 氧化反应,2Na+ +2e-2Na 还原反应,总式：,电解：让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质， 在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应 的过程。,电解池:借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的 装置.,1、定义,一、电解的原理,电解池中，电解质溶液的导电过程就是电解过程,阳极,阴极,(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？写出电极反应。,P19活动与探究：在U形管中加入了饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极；接通电源，会

3、有何现象？,石墨棒上 覆盖有 红色物质,Cu 2+2e-Cu （还原反应）,有气泡， 刺激性气味， 湿润的碘化钾 淀粉试纸变蓝,2Cl-2e-=Cl2 （氧化反应）,CuCl2= Cu2+2Cl-,想一想： H+ 和 OH-为什么没有参与电解？,想一想： CuCl2溶液中除了Cu2、Cl-，还有什么离子？,阴极阳离子得到电子 发生还原反应，根据氧化性强弱 Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+H+（酸）Fe2+ Zn2+H+（水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 阳极阴离子失去电子 发生氧化反应，根据还原性强弱 S2IBrClOH 其它含氧酸根离子F-,电解时离子放电顺序,（MgAg）,活性电

4、极,（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出 ，H2O电离出 。 通电后，在电场的作用下， 向阴极移动， 向阳极移动。 在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成 。 阳极方程式： ; （2）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成 使H2O 电离向右移动，因此阴极 浓度增大，PH 。 阴极方程式： 。,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+ + 2e- = H2,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,P20交流与讨论,电解原理的应用,总化学方程式： ; 总离子方程式: . (3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上都

5、有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色。,(二)离子交换膜法制烧碱,(二)离子交换膜法制烧碱,1、装置 阳极：金属钛网(涂有钛钌等氧化物) 阴极：碳钢网(涂有镍涂层) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。 阴极室产物： NaOH、 H2 阳极室产物： Cl2,想一想、做一做：若以铜和石墨为电极,电解硫酸溶液， 情况会如何？并写出电极反应式。,（1）阳极：石墨 阴极：铜,4OH- - 4e- = 2H2O + O2 4H+ + 4e- = 2H2,总反应：,（2）阳极：铜 阴极

6、：石墨,Cu - 2e- = Cu2+,4H+ + 4e- = 2H2,用活泼性电极作阳极，电极本身被氧化溶解。,用铜作电极电解硫酸铜溶液,阳极: Cu - 2e- = Cu2+,阴极: Cu2+ 2e- = Cu,用与阳极相同金属元素离子的盐溶液做电解液，则电解过程中，电解液的成分和浓度均保持不变。 铜的电解精炼,二、电解原理的应用电解精炼铜,电解精炼铜原理：,粗铜的溶解与纯铜的生成：,阳极（粗铜）： 阴极（纯铜）：,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、Ag、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,但变小。,Cu 2e

7、- = Cu2+,Cu2+ + 2e- = Cu,如果，将阳极换成银的话，电解过程变吗？,2、电镀,、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层 其它金属或合金的过程。,、电镀池形成条件,镀件 铜,镀层金属 银,含镀层金属离子的盐溶液 硝酸银,、镀件作阴极,、镀层金属作阳极,、含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液,、电镀的特点,阳极本身参加电极反应,小结1：分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后， 最后分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,溶质和水,阴阳相吸,阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。

8、如： CuCl2=Cu+Cl2,通电,电解质溶于水或受热融化状态,电解质电离后，再通直流电,电解质电离成为自由移动的离子例：CuCl2=Cu2+2Cl-,只产生自由移动的离子,发生氧化还原反应生成了新物质,电解必须建立在电离的基础上,【思考】电解池与原电池有哪些异同呢？,小结2：电解与电离比较：,三、电解规律(用惰性电极电解时),、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐 溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等 溶液时其电极反应式为：,电解后溶液中溶质的质量分数 ，若 要恢复原来的浓度，只需加入一定量的 即可。,实质：电解水,解析,例如：电解硫酸钠溶液,增大,水,思考?,

9、在硫酸钠溶液中有如下电离：,离子放电的顺序,H+ Na+,OHSO42,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,阳极 ：,阴极：,、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数 ， 若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量 的 (通入一定量的HCl气体),阳极： 2Cl 2eCl2,阴极： 2H+ +2e H2 ,电解盐酸,实质：电解质本身被电解,减小,溶质,、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都 有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液 等。,阳极 ： 4OH4e2H2O +O2,阴极： 2Cu2

10、+ +4e2Cu,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢 复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。,电解CuSO4溶液,、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水 都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢 复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。,阳极 (C)： 2Cl 2eCl2,阴极 (C)： 2H+ +2e H2 ,电解规律（惰性电极）小结,：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区： 如CuSO4、AgNO3,：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金

11、属的无氧酸盐溶液,含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液,不活泼金属的含氧酸盐,活泼金属的含无氧酸盐溶液,与区： 如CuCl2 、HCl,电解本身型,与区： 如NaCl,放氢生碱型,放氧生酸型,与区： 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,电解水型,阳极,阴极,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移,化学能转化为电能,负极,正极,阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移,都是氧化还原反应,小结3：原电池与电解池的比较:P21,不自发, 需要电源,自发，自己当电源,【巩固练习】 1、在外界提供相同电量的条件下，Cu2+或Ag+分别按Cu2+2e

12、- Cu或Ag+e- Ag在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出Ag的质量为 （ ） A、1.62g B、6.48g C、3.24g D、12.96g 2、用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气（标况），从而可知M的相对原子质量为（ ） A、 B、 C、 D、,B,C,3、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。,4、下图的装置中，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（ ） A、X是负极，Y是正极 B、Pt电极上发生的反应为：2H2O - 4e- = O2+ 4H+

13、C、Cu电极的质量减轻 D、 a极上最先产生的气体为Cl2,BD,5、以A、B两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液，通电t分钟，在B极收到11.2L标况下气体，此后将电源反接，以相同的电流强度通电t/2分钟。问：（1）A、B分别是什么极？（2）电源反接后A、B电极质量如何变化？（3）若溶液体积为10L，则通电t/2分钟时的氢离子浓度？,电解饱和食盐水,以氯碱工业为基础的化工生产,阴极,阳极,阴极,提示：,精制食盐水,泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-,Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-,Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+,Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入OH-,Na+、 Cl-、CO32-、OH-,Na+、 Cl-,沉降,除泥沙,略过量BaCl2 溶液,除SO42-,略过量Na2CO3 溶液,除Ca2+. Ba2+,略过量NaOH 溶液,除Fe3+ , Mg2+,适量HCl溶液,调节PH 除CO32- 、OH-,电解原理的应用电冶金,由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像Na、Ca、Mg