电解原理及应用ppt.ppt

1、第三节 电解池 电解原理及应用,高二化学备课组,新课标人教版选修四,2010.12.,思考回忆,1、电解质是指在_ _ _能够导电的化合物。 2、电离是指电解质在_或_ 状态下离解成_的过程。 3、原电池是_ _ 的装置 。 4、写出下列物质的电离方程式 CuCl2 H2O NaHSO4 CH3COONH4,水溶液或熔融状态下,水溶液,熔融,自由移动离子,把化学能转化为电能,一、电解原理,演示试验,实验微观解释,结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作_运动；在外电源的作用下（直流电)，改作_移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化还原反应，即被电解，电离是_的前前提。,自由,

2、定向,电解,直流电源,电极,电解质,电极反应,阴极:,阳极:,总反应:,Cu2+,Cl,Cl,Cu2+ + 2e Cu,2Cl2e Cl2,Cu2+ + 2Cl,CuCl2,（还原反应）,（氧化反应）,被还原,得e,失e,被氧化,（放出Cl2）,（析出Cu）,电解氯化铜原理,CuCl2 Cu2+2Cl,阴极,阳极,Cu +Cl2,Cu +Cl2,（氧化还原反应）,1、电解原理,在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。,电流是发生氧化还原反应的根源、动力。,阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质； 而金属导电是由自由电

3、子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。,明 确,定义：,把电能转化为化学能的装置。,组成：,两个电极、,电解质溶液、,直流电源,电极,阳极：,与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。,阴极：,与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。,惰性电极：,C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极， 本身都不反应。,活泼电极：,Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极， 本身被氧化溶解。,电 解 池,电极材料,2、,3、构成电解池的条件：,直流电源；,与电源负极相连的电极为阴极,与电源正极相连的电极为阳极,电极,电解质溶液或熔融电解质；, 形成闭合的回路,思考：氯化铜溶液中有四种离

4、子Cu 2+ H+ Cl- OH-,为什么是铜离子和氯离子先反应，而不是H+ 和OH- ？,重点,要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,离子放电顺序：,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根离子）F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+ 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+,不同时按（H+）,阳离子在阴极上放电顺序是：,阳极：,阴极:,

5、用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：,【习题1】,写出用石墨作电极电解下列溶液的电极反应式和化学方程式 （1）：CuCl2 （2）：Na2SO4 （3）：CuSO4 （4）：NaCl,2. 阴极：阳离子的放电顺序： Ag+Fe3+Hg2+Cu2+H+（浓度大） Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（浓度小） Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+,电解时电极产物的判断,1. 阳极：阴离子放电的顺序： S2-I-Br-Cl-OH-非还原性含氧酸根F-,【变式1】,以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组成电解质，按下列要求进行电解。 （1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不

6、变进行电解，则可采用的电解质是 （2）以铂片为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则可采用的电解质是 （3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则可采用的电解质是,HCl、 CuCl2,KNO3、 HNO3,Cu(NO3)2 、 KCl,规律,第四类：放氢生碱型： NaCl 活泼金属的无氧酸盐,第二类: 电解水型： Na2SO4 含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐,第一类：自身分解型： CuCl2 无氧酸、不活泼金属无氧酸盐,第三类：放氧生酸型： CuSO4 不活泼金属的含氧酸盐,电解原理的应用1氯碱工业,离子交换膜法制烧碱,含有某些含氧酸根杂质的氯化钠，可用离子交换膜法

7、电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。,该电解槽的阳极反应式 是 。 通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因 除去杂质后氢氧化钠溶液从液体出口 （填写“A”或“B”）导出。,2Cl- 2e- = Cl2,放电，促进水的电离，OH-浓度增大,【习题2】,阳离子交换膜的作用,防止Cl2与 NaOH 和 H2反应,A,B,将装置（A）中的惰性电极换成两种活性电极时如装置（B），写出装置（B）的电极反应式。,石墨 石墨 纯铜 铁,CuSO4溶液,CuSO4溶液,(A) (B),【习题3】,电镀 1.定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或

8、合金的方法。 2.目的：电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。,电解原理的应用2电镀,纯铜 铁 粗铜 纯铜,CuSO4溶液,CuSO4溶液,(B) (C),【习题4】,如果把电镀铜时的装置B换成C，写出电极反应式，粗铜的成份（ Zn Fe Ni Cu Ag Au ）,阳极：,Zn -2e- = Zn2+ Fe -2e- = Fe2+ Ni -2e- = Ni2+,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极:,阳极泥,Cu -2e- = Cu2+,Cu2+ + 2e- = Cu,电解原理的应用3电解精炼,粗铜的成份（ Zn Fe Ni Cu Ag Au ）,思考：CuSO4溶液浓

9、度变化?,冶炼活泼金属 K Al,电解原理的应用4电冶金,写出工业上制备钠、镁、铝的化学方程式,水燃料与能源 一：燃料电池发电 二：电解池加水 三：电解水 四：氢氧混合燃烧,【科技应用】,化学能电能,电能化学能,负极：氧化反应 正极：还原反应,阳极：氧化反应 阴极：还原反应,活泼性不同两个的电极,电解质溶液,闭合回路,自发的氧化还原反应,电解质溶液,闭合回路,非自发的氧化还原反应,小结：横向比较,两个能导电的电极,直流电源,制作化学电源,金属防护,氯碱工业、电镀、电冶金、 电解精炼、金属防护,以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组成 电解质，按下列要求进行电解。 （1）以铂片

10、为电极，溶液中加入酚酞，阴极区颜 色变红的是 （2）以铂片为电极，溶液中加入酚酞，阴极区PH 增大的是 （3）以碳棒为电极，电解CuSO4，通电一段时间 后,恢复到原来的状况，可以将溶液加入什么物质,KCl、 KNO3,CuO、 CuCO3,【能力训练1】,KCl、KNO3 、 HCl、HNO3,【能力训练2】,用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液，电路中共0.4 mol 电子转移，试写出电极反应式并分析各阶段电解的物质是什么？,定性分析与定量分析结合,解法指导,定性：阳离子放电顺序：Cu2+H+Na+ 阴离子放电顺序：Br-Cl-OH-,定量：当电路中通

11、过0.1mol电子时： 电解0.05molCuBr2 继续通过0.1mol电子时： 电解0.05molCuCl2 再通过0.1mol电子时： 电解0.1molNaCl 最后通过0.1mol电子时：电解0.05molH2O,以等质量的铂棒和铜棒做电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极质量增加了a g,此时两极的质量差为( ) A.只能为a g B.只能为2a g C.可能为a g，也可能为2a g D.只可能为a /2 g,C,【能力训练3】,金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）( ) A 阳极发