电解原理的应用.ppt

1、电解原理的应用,阴极： 得电子，发生还原反应，离子氧化性越强，反应越容易。 常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+ 阳极：失电子，发生氧化反应，离子还原性越强，反应越容易。 当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序： S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根 F- 当阳极为金属电极(除铂、金)时，金属电极优先放电。,分析下图，属于电解池的有,练习,分析电解Na2SO4溶液的本质，书写电极反应式和总反应式? 阳极区和阴极区的PH是如何变化？整个溶液的PH如何变化？如何复原？如果用铜连正极，铁连负极？,PH,PH,加水可复原,阳

2、极：,4OH- -4e- = 2H2O + O2 ,阴极：,4H + 4e- = 2H2 ,总的方程式：,复原规律： 少什么加什么,思考？,PH不变,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增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。,用惰性电极电解电解质溶液规律,(1)电解水型：,如电解盐酸、CuCl2溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体),电解盐酸,(2)电解本身：,如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原

3、来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。,电解CuSO4溶液,(3)放氧生酸型：,少什么加什么,如电解NaCl、KCl、MgCl2 、AlCl3 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气体。,(4)放氢生碱型：,少什么加什么,惰性电极 1.电解水型：,2.电解电解质型,3.放O2生酸型：,4.放H2生碱型：,复原规律： 少什么加什么,三、非惰性电极电解情况：,例：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则： 1）若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化 。 2)若阳极为纯锌，阴极为铜片

4、，阳极反应式是 。 3)如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重 g，阴极上的电极反应式是 。,不变,1.28,Zn 2eZn2+,Cu2+ +2eCu,阳极为非惰性电极时： 一般电极失电子，参加反应。,M - ne- Mn+,1、活泼金属的冶炼 （1）钠的制取 （2）镁的制取 （3）铝的制取,2NaCl 2Na+Cl2,MgCl2 Mg+Cl2,2Al2O3 2Al+3O2,2、氯碱工业电解饱和食盐水,为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？,AlCl3？,MgO？,电解应用,2、氯碱工业,+,-,精制饱和NaCl,淡盐水,Cl2,H2,NaOH溶液,H2

5、O含少量NaOH,Cl-,Cl2,H2,OH-,Na+,Na+交换膜,2H+2e-=H2,2Cl-2e-=Cl2,阳 阴,H+从何来？,3.铜的电解精炼,纯铜为阴极， 以CuSO4溶液为电解液,阴极： Cu2+ +2eCu,其特点是电解质溶液的浓度基本上不变。,牺牲阳极！,粗铜为阳极：含杂质 (Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等),- 2e- = Zn2+ - 2e- = Fe2+ - 2e- = Ni2+ - 2e- = Cu2+,Zn Fe Ni Cu Ag Au,问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,4、电镀,1）定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程

6、。,2）装置,硫酸铜溶液,阳极：,Cu2e- = Cu2+,阴极：,Cu2+ 2e- = Cu,3）电镀材料的选择：阴极镀件 阳极镀层金属 电镀液含有镀层金属离子的溶液,4）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变,电离与电解的比较,电解质溶于水 或熔化状态下,电解质电离后, 再通以直流电,电解质电离成为 自由移动的离子,阴阳离子定向移动, 在两极上放电,CuCl2 Cu2+2Cl-,CuCl2 Cu+Cl2,电解,电解必须建立在电离的基础上,正极 负极,还原反应,氧化反应,还原反应,氧化反应,先从负极导线正极,负极导线阴极 阳极导线正极,阴极,阳极,将化学能转化为电能,将电能转化为化学能,原电池与电

7、解池的比较,1、无外接电源， 可能是原电池：依据原电池的形成条件判定， “三看” 电极：两极为导体且活泼性不同 电解液：两极插入电解液中 回路：形成闭合回路或两极接触,2、有外接电源，两极插入电解质溶液中，可能是电解池或电镀池：当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，为电镀池，其余情况为电解池。,2.用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后 （ ） A.溶液的pH变大 B.c(Na+)与c (CO32-)的比值变大 C.溶液浓度变大，有晶体析出 D.溶液浓度不变，有晶体析出,巩固练习：,1.在电解水时,常加入一些稀硫酸,其目的是 A.使溶液酸性增强 B.使溶液中离子浓

8、度增大 C.加快电解的速率 D.使溶液的氧化性增强,C,D,3. 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的C(H+)。,Cu2+得电子数+ H+得电子数= OH-失电子总数,解析：阳极 4OH-4e- =2H2O+O2,阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e=H2,n(Cu2+)2+0.52=0.54,n(Cu2+)=0.5mol,Cu2+2H+ C(H+)=1mol/L,2：如图所示，x,y为直流电源的两极，z溶液通电后，a极质量增加，b极有无色无味气体放出，则符合的有 ( ),A,x y a b,3：用阳极X,阴

9、极Y电解Z的水溶液，通电一段时间后，加入W，能使溶液恢复的有（ ),C,4.在如下的装置中进行电解，并已知铁极的质量减小11.2克。 （1）A是电源的 极 （2）电解过程中，电路中通过 摩电子 （3）Ag极的电极反应是 ；析出物质是 克 （4）Cu(a)的电极反应是 ； （5）Cu(b)的电极反应是 。,（2）对该装置的有关叙述正确的是 A. P是电源的正极 B. F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2 C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外， 其余电极均参 加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变,B,巩固练习,1如图所示： 通电后A极上析出A

10、g (1) 判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极名称，并分别书写电极反应式,1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的,A,练 习,2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是,B,电解计算电子守恒法 例一 ： 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.,解析：阳极

11、4OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0.5 2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.,O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH,计算关系式：,例二 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ）

12、 A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,A,阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol,则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A,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,例下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 A B C D ,D,练：1LK2SO4,CuSO4的混合溶液中c(SO42-) =2mol/