高中化学《电解池》.ppt

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2e,-,=Zn,2+,正极：,Cu,2+,2e,-,=Cu,电池总反应：,Zn+CuCl,2,=ZnCl,2,+Cu,CuCl,2,溶液,问题：如果把两根石墨棒作电极插入,CuCl,2,溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？会发生怎样的现象呢？,原电池是把化学能转变成电能的装置。,检查复习,G,Zn,Cu,3,.,4,.,向氯化铜溶液中通入直流电,A,：理论先行,思考,1,：氯化铜溶液中含有哪些微粒,?,思考,2,：在通电时这些微粒各向什么区移动？,思考,3,：,猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？,阳离子：,Cu,2+,、,H,+,阴离子：,Cl,-,、,OH,-,Cu,2+,、,H,+,向阴极区移动；,Cl,-,、,OH,-,向阳极区移动,Cl,-,Cl,2,OH,-,O,2,H,2,O H,+,+OH,-,CuCl,2,Cu,2+,+2Cl,-,阴极区：,Cu,2+,Cu H,+,H,2,阳极区：,5,.,通电前：,CuCl,2,=Cu,2+,+2Cl,，,Cu,2+,、,Cl,为自由移动的离子；,通电后：,Cu,2+,移向阴极得到电子，,Cl,移向阳极失去电子；,电极反应：,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,（氧化反应）,阴极：,Cu,2+,2e,=Cu,（还原反应）,总反应式：,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,A,：理论先行,6,.,有气泡，刺激性气味，并能使湿润的,KI,淀粉试纸变蓝,碳棒上有一层红色物质析出,阳极,阴极,氯,气,铜,阳极：,阴极：,B,：实验事实,7,.,一、电解原理,电解：,电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起,氧化还原,反应的过程。,理解：,电解质溶液导电的过程就是,过程,。,电解,电流是直流电；,电解是,非,自发地将,能转化为,能。,电,化学,1,、电解池（槽）：,电能转化为化学能的装置。,2,、构成电解池的条件：,（,1,）,直流,电源、两个电极；,（,2,）电解质溶液或熔融的电解质；,（,3,）闭合回路。,8,.,发生氧化反应,阴离子移向,电源正极,(,阳极,),3.,电源、电极、电极反应关系,电源负极,(,阴极,),发生还原反应,阳离子移向,离子放电：,阴离子失电子、阳离子得电子的过程。,9,.,装置,原电池,电解池,实例,原理,形成条件,电极名称,电子流向,电流方向,电极反应,能量转化,应用,发生氧化还原反应，从而形成电流,电流通过引起氧化还原反应,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、,自发发生氧化还原反应,电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）,由电极本身决定,正极,：流入电子,负极,：流出电子,由外电源决定,阳极,：连电源正极,阴极,：连电源负极,（外电路）负极 正极,电源负极阴极阳极电源正极,（外电路）正极负极,电源正极阳极阴极电源负极,负极：,Zn-2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极：,2H,+,+2e,-,=H,2,（还原原应）,阳极：,2 Cl,-,-2e,-,=Cl,2,(,氧化反应,),阴极,:Cu,2+,+2e,-,=Cu (,还原反应,),化学能 电能,电能化学能,设计电池、金属防腐,氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼,铜锌原电池,电解氯化铜,10,.,4,、离子放电顺序：,（,1,）阳离子放电（得电子）顺序,：,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,（酸）,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,H,+,（水）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,Ba,2+,K,+,（,2,）阴离子放电（失电子）顺序：,氧化性,还原性,S,2,I,Br,Cl,OH,(,水,)(NO,3,、,SO,4,2,等,),含氧酸根,F,注意：,若,阳,极是活性电极,(,铂、碳、金之外,）阳极本身失去电子被氧化，阴离子不在阳极放电,;,若阳极是惰性电极，还原性强的阴离子在阳极放电，阴极材料不发生任何变化。,11,.,总结：分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据,阳极氧化、阴极还原,分析得出产物,判断,阳极材料,及阴阳两极附近,离子种类,及离子放电顺序,先电离,后电解,12,.,13,电解规律,阴极,阳极,氯,气,铜,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,CuCl,2,阳极：,2Cl,-,-2 e,-,=Cl,2,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=2Cu,减小,减小,CuCl,2,CuCl,2,溶液,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,1,、,电解电解质型,13,.,14,阳极,阴极,氧气,氢,气,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,Na,2,SO,4,阳极,:,4OH,-,-4e,-,=,2H,2,O+O,2,阴极,:4H,+,+4e,-,=,2H,2,变大,不,变,加,H,2,O,Na,2,SO,4,溶液,2H,2,O 2H,2,+O,2,电解,2,、,电解水型,14,.,15,阳极,阴极,氯气,氢,气,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,NaCl,阳极,:,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极,:2H,+,+2e,-,=,H,2,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+H,2,+Cl,2,电解,减小,增,大,加,HCl,NaCl,溶液,3,、,放氢生碱型,15,.,16,阳极,阴极,氧,气,铜,阳极,:,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=,Cu,减小,减小,加,CuO,CuSO,4,溶液,2CuSO,4,+,2H,2,O 2,Cu+,O,2,+2H,2,SO,4,电解,4,、,放氧生酸型,16,.,17,电解规律（惰性电极）小结,阳极：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,含氧酸根,F,-,与,区：电解本身型 如,CuCl,2,、,HCl,与,区：放氢生碱型 如,NaCl,与,区：放氧生酸型 如,CuSO,4,、,AgNO,3,与,区：电解水型 如,Na,2,SO,4,、,H,2,SO,4,、,NaOH,阴极：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Fe,2+,Zn,2+,（,H+,）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,17,.,5.,电极反应式的书写,（,1,）写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总反应式,（,2,）写出用铜做电极电解,硫酸铜溶液的电极反应式,阳极,4OH,-,4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极,2Cu,2+,+4e,-,=2Cu,总反应式,2CuSO,4,+2H,2,O=2Cu+2H,2,SO,4,+O,2,电解,阳极,(Cu),：,阴极,(Cu),：,Cu,2e,Cu,2,+,Cu,2,+,+2e,Cu,18,.,（,2,）电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）,（,3,）标明条件：通电或电解。若电解的,H,+,或,OH,-,来自于,H,2,O,，在方程式中要以,H,2,O,形式存在，不能书写,H,+,或,OH,-,作为反应物,（,4,）电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的反应，所以：,弱氧化剂,+,弱还原剂,=,强氧化剂,+,强还原剂,的反应形式也很常见,（,1,）首先,看阳极,材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。,5.,电极反应式的书写,19,.,电解池：,正 阳 氧，负 阴 还,!,3,20,.,练习,1,：根据电解原理，画出电解,NaCl,水溶液的装置图。用碳棒作两极材料，注明哪是阳极哪是阴极，写出两极反应式及总的电解化学方程式。,阳极,阴极,氯化钠溶液,阳极：,2Cl,-,+2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应式,2NaCl+2H,2,O=H,2,+Cl,2,+2NaOH,电解,21,.,练习,2,分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池,22,.,A,、,a,为负极，,b,为正极,B,、,a,为阳极，,b,为阴极,C,、电解过程中，,d,电极质量增加,D,、电解过程中，氯离子浓度不变,+,阴极,阳极,阴极,d,：,阳极,c,：,2Cl,2e,Cu,2+,+2e,Cu,C,练习,3,：如右图是电解氯化铜溶液的装置,其中,c,、,d,为石墨电极，则下列有关判断正确的是,Cl,2,23,.,二,.,电解原理的应用,1.,电解饱和,NaCl,溶液,（氯碱工业）,两极材料：,碳棒或其它惰性电极,NaCl=Na,+,+Cl,H,2,O=H,+,+OH,阴极：,阳极：,2Cl,2e,Cl,2,2H,+,+2e,H,2,2NaCl+2H,2,O =2NaOH+H,2,+Cl,2,总反应：,通电,阳极产物,Cl,2,和阴极产物,NaOH,（,H,2,）,如何检验？,阳极：,使湿润的,KI,淀粉试纸,变蓝,阴极：,滴入酚酞，溶液,变红,24,.,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH,溶液,精制饱和,NaCl,溶液,阳离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,电解饱和食盐水的原理示意图,10,1.,电解饱和,NaCl,溶液,25,.,（,1,）生产设备名称：离子交换膜电解槽,阴极,：碳钢,阳极,：钛,(,惰性,),氯碱工业,：,离子交换膜法制烧碱,（,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,、避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。,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。,阳离子交换膜,：,26,.,电镀制品,27,.,2,、电镀,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,的方法。,电镀材料的选择：,阴极,装置：,铜,镀件,CuSO,4,溶液,阳极,阴极,（电镀铜）,阳极：,阴极：,Cu,2e,=Cu,2,+,Cu,2,+,+2e,=Cu,电镀的特点：,电镀液的浓度基本不变。,阳极参加反应,镀件,阳极,镀层金属,电镀液,含有,镀层金属离子,的溶液,28,.,1.a,、,b,哪一极为正极？,2.,若要给铁叉镀银，,a,极选用什么材料？,选择何种溶液？,【,思考,】,e,+,阳极,阴极,29,.,3,、铜的电解精炼,粗铜：含杂质（,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Ag,、,Au,等）,阳极：,Zn,2e,=Zn,2,+,Fe,2e,=Fe,2,+,Ni,2e,=Ni,2,+,Cu,2e,=Cu,2,+,Zn,Fe,Ni,Cu,Ag,Au,阴极：,阳极泥,粗铜,纯铜,硫酸铜溶液,阳极,阴极,Cu,2,+,+2e,=Cu,30,.,思考：,若把阴极纯铜换成铁棒，电解过程变吗？,不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。,电解完后，,CuSO,4,溶液的浓度有何变化？,基本不变，但变小,31,.,32,阳极：,6O,2-,-12 e,-,=3O,2,阴极：,4Al,3+,+12e,-,=4Al,通电,总式：,2Al,2,O,3,（熔融）,4Al+3O,2,冶炼铝,原理,:,助熔剂：冰晶石（,Na,3,AlF,6,六氟合铝酸钠）,阳极材料,(,碳,),和熔融氧化铝需要定期补充,思考,:,工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用,AlCl,3,?,4,、电冶金,冶炼活泼金属,K,Al,32,.,1,、用石墨作电极电解,CuCl,2,、,NaCl,的混合溶液时，,阴极析出的物质是,；阳极产物是,。,2,、两极都用银片作电极电解,AgNO,3,时，阳极的产物,是,；阴极的产物是,。,练习,1:,Cu,Cl,2,Ag,+,Ag,3,、试写出下列装置中所发生的电极反应式。,石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁,CuSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,(A)(B)(C),33,.,练习,2.,请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。,电解池,电镀池,NaCl,溶液 硫酸溶液,原电池,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗,Cu,CuSO4,溶液,精,Cu,精炼池,A,B,C,D,CuSO4,溶液,34,.,电解池,原电池,阴极,阳极,练习,3,、判断下列装置各属于什么池？,正极,负极,35,.,总结：原电池、电解池、电镀池判定规律,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。,36,.,下列描述不正确的是（）,A,把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡,B,把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁,C,把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快,D,与电源负极相连的是电解槽的阴极,B,练习,4:,37,.,下图所示装置中，,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,是正极，,Y,是负极,B,X,是负极，,Y,是正极,C,CuSO,4,溶液的,PH,值逐渐减小,D,CuSO,4,溶液的,PH,值不变,a,X Y ,b,Pt,Cu,CuSO,4,溶液,NaCl,和酚酞溶液,A C,+,阳,阴,阳,阴,练习,5:,38,.,