选修4化学：43电解池课件（共46张PPT）.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/8/5,#,第四章 电化学基础,第三节 电解池,氢气,氧气,电解,电解水：,2 H,2,O =2H,2,O,2,+,_,探究实验,4-2,（课本,79,页）,如图所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入盛有,CuCl,2,溶液的烧杯中，再接通,12V,直流电,观察现象。,约,3,5min,后切断电源。,C,C,阴极,阳极,CuCl,2,溶液,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,?,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：,思考,2,：在通电时这些微粒各向什么极移动？,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？,B.,实验记录,实验现象,产物验证,产物确定,有气泡逸出,有红色固体析出,氯气,铜,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,阴极,阳极,阳离子得到电子,阴离子失去电子的过程叫,放电,影响离子放电的因素：,离子得失电子的能力,离子的浓度,放电能力：,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,（酸中氢）,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,H,+,（水中氢）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,阴极：氧化性强的离子先得电子,阳极：还原性强的离子先失电子,除,Pt,、,Au,金属,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根（,NO,3,、,SO,4,2,等）,F,Cu,2+,oooooooooooooooooooo,阴极,阳极,Cu,Cl,2,ooooooooooooooooooooooo,电解,CuCl,2,溶液,OH,H,+,电极反应：,2Cl,2e,=Cl,2,（氧化反应）,Cu,2+,2e,=Cu,（还原反应）,总反应：,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,阳极：,阴极：,Cl,-,1.,电解：,使,直流电,通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程，叫做电解,2.,电解池：,电能转变为化学能的装置,一、电解原理,3.,构成电解池的条件：,直流电源,阴极,:,与电源,负极,相连,(,还原反应）,阳极,:,与电源,正极,相连 （,氧化反应）,电极：,电解质溶液或熔融电解质,形成闭合回路,小结：,电极反应：,阳氧化、阴还原,离子流向：,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,电子流向：,电子从,负极,流向,阴极,，经溶液离子,导电，再从,阳极,流回,正极,(,阳氧,),（异性相吸）,注意：,电子不能在溶液中移动,思考,?,电解,Na,2,SO,4,溶液中会有怎样的结果？,H,2,O H,+,+OH,-,Na,2,SO,4,2Na,+,+SO,4,2-,离子放电的顺序,阳离子,阴离子,H,+,Na,+,OH,SO,4,2,4OH,4e,2H,2,O+O,2,4H,+,+4e,2H,2,阳极：,阴极：,总反应：,2H,2,O,O,2,+2H,2,电解,1.,分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组,2.,根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）,3.,由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（,弱电解质的须保持分子形式,）,写电极反应,【,方法小结,】,例,以,石墨碳棒,为电极，电解,NaCl,溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总反应,阳极：,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O=Cl,2,+H,2,+2NaOH,电解,OH,-,在哪一极？,(2H,2,O 2H,+,+2OH,-,),H,2,O H,+,+OH,-,NaCl,Na,+,+Cl,-,例,以,石墨碳棒,为电极，电解,CuSO,4,溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总反应,阳极：,4OH,-,-4e,-,2H,2,O+O,2,阴极：,2Cu,2+,+4e,-,2Cu,电解,总反应：,2CuSO,4,+2H,2,O,2Cu+O,2,+2H,2,SO,4,H,+,应该在哪一极？,(4H,2,O 4H,+,+4OH,-,),第四章 电化学基础,第三节 电解池,课时二 电解规律,二、电解规律,(,用惰性电极电解时,),1,、,电解,含氧酸、强碱,溶液,、活泼,金属的,含氧酸,盐溶液时，,阳极：,4OH,4e,2H,2,O+O,2,阴极：,4H,+,+4e,2H,2,总反应：,2H,2,O,O,2,+2H,2,电解,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,增大,水,请写出电解,H,2,SO,4,、,HNO,3,、,NaOH,、,Na,2,SO,4,等溶液的电极反应式及总反应,(,惰性电极电解,),2,、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、,CuCl,2,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,。,阳极：,2Cl,2e,Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,H,2,总反应：,2HCl,Cl,2,+H,2,电解,如电解盐酸,实质：电解质本身被电解,减小,溶质,3,、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,，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的,。,阳极,(C),：,2Cl,2e,Cl,2,阴极,(C),：,2H,+,+2e,H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+Cl,2,+H,2,电解,减小,HCl,4,、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,CuSO,4,溶液、,AgNO,3,溶液等。,阳极：,4OH,4e,2H,2,O+O,2,阴极：,2Cu,2+,+4e,2Cu,总反应：,2CuSO,4,+2H,2,O,2Cu+O,2,+2H,2,SO,4,电解,电解后原溶液中溶质的质量分数的,，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的,。,电解,CuSO,4,溶液,减小,金属氧化物,练习：以,石墨,作电极，电解下列,AgNO,3,溶液，写出电极反应及电解总反应式。,阳极：,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：,4Ag,+,+4e,-,=4Ag,总反应式：,4Ag,+,+2H,2,O =4Ag+O,2,+4H,+,通电,1,、下列说法或实验现象的描述不正确的是（）,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,2,、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：,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 。,若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是,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,0.32,Zn,2e,Zn,2+,Cu,2+,+2e,Cu,第四章 电化学基础,第三节 电解池,课时三 电解原理的应用,Na,+,、,Cl,-,H,+,、,OH,-,Cl,-,、,OH,-,Na,+,、,H,+,三、电解原理的应用,1,、氯碱工业,电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,(1),在,NaCl,溶液中,NaCl,电离出,，,H,2,O,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：,;,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,Cl,-,Cl,2,(2),在阴极，由于,容易得到电子被还原生成,使,H,2,O,电离向右移动，因此阴极,浓度增大，,PH,。阴极方程式：,。,H,+,H,2,OH,-,增大,2H,+,+2e,-,=H,2,总化学方程式：,总离子方程式：,总反应：,2Cl,-,+2H,2,O=Cl,2,+H,2,+2OH,-,电解,总反应：,2NaCl+2H,2,O=Cl,2,+H,2,+2NaOH,电解,(3),电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：,_,，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为,红色,阳极,:,产生刺激气体使湿润,KI,淀粉试纸变蓝色,.,阴极,:,产生无色、无味气体,(2),避免生成物,H,2,和,Cl,2,混合,因为,:,.,(1),避免,Cl,2,接触,NaOH,溶液会反应,使产品不纯,反应方程式,:,.,第一个问题,:,Cl,2,+2 NaOH=NaCl+NaClO+H,2,O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法,:,使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题,:,提示：,第二个问题：精制食盐水,由于粗盐中含有泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,等杂质，会在碱液中形成沉淀从而,损坏离子交换膜,，那么如何除去这些杂质呢？,3,、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个,合理的顺序逐一除杂吗？,2,、用什么试剂除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,1,、用什么方法除去泥沙？,泥沙、,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,引入,Ba,2+,Na,+,、,Cl,-,、,Ca,2+,、,Ba,2+,、,引入,OH,-,Na,+,、,Cl,-,、,CO,3,2-,、,OH,-,Na,+,、,Cl,-,沉降,除泥沙,略过量,BaCl,2,溶液,除,SO,4,2-,略过量,Na,2,CO,3,溶液,除,Ca,2+,、,Ba,2+,略过量,NaOH,溶液,除,Fe,3+,、,Mg,2+,适量,HCl,溶液,调节,PH,除,CO,3,2-,、,OH,-,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,镀层金属,含镀层金属离子的盐溶液,、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,电镀液的组成及酸碱性保持不变,3,、铜的电解精炼,、粗铜所含的杂质,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Ag,、,Au,等,+,纯铜,粗铜,CuSO,4,溶液,、粗铜的精炼,以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，以,CuSO,4,溶液为电解液进行电解,阳极：,阴极：,Cu,2+,+2e,Cu,Zn,2e,Zn,2+,Fe,2e,Fe,2+,Ni,2e,Ni,2+,Cu,2e,Cu,2+,1,利用电解法可将含有,Fe,、,Zn,、,Ag,、,Pt,等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是,(,),A,电解时以纯铜作阳极,B,电解时阴极发生氧化反应,C,粗铜连接电源负极，其电极反应是,Cu,2e,=Cu,2,D,电解后，电解槽底部会形成含少量,Ag,、,Pt,等金属的阳极泥,D,4,、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,通直流电后，,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2Na,+,+2e,-,=2Na,总反应：,2NaCl(,熔融,)2Na +Cl,2,结论：,电解法是冶炼金属的一种重要方法，是,最强有力的氧化还原,的手段。,制取金属铝,电解熔融状态的氧化铝。,阳极：,6O,2,-,12e,-,=3O,2,阴极：,4Al,3,+,+12e,-,=4Al,总反应：,2Al,2,O,3,(,熔融,)4Al +3O,2,冰晶石,1,、下列关于工业冶金的描述中不正确的是,(,),A,电解熔融的氧化铝制取金属铝，阳极反应式为,2O,2,4e,=O,2,B,电解法精炼铜，用粗铜作阴极,C,电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同,D,在镀件上镀锌，用锌盐,(,如硫酸锌,),溶液作电镀液,B,原电池、电解池、电镀池判定规律,若无外接电源，可能是原电池，然后依据原,电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”,先看电极：两极为导体且活泼性不同,再看溶液：两极插入电解质溶液中,后看回路：形成闭合回路或两极接触,若有外接电源，两极插入电解质溶液中，,则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，则为电镀池，其余情,况为电解池。,讨论：,比较电解池和原电池的异同,1,化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气是一种新型的绿色能源，又是一种重要的化工原料。,上图右边装置中盛有,100 mL 0.1 molL,1,AgNO,3,溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢气,112 mL(,标准状况下,),时，此时,AgNO,3,溶液的,pH,_(,溶液体积变化忽略不计,),。,1,.,已知甲醇的燃烧热,H,726.5 kJ/mol,，在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为,_,，,正极的反应式为,_,。,理想状态下，该燃料电池消耗,1 mol,甲醇所能产生的最大电能为,702.1 kJ,，则该燃料电池的理论效率为,_(,燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比,),。,CH,3,OH,H,2,O,6e,=CO,2,6H,96.6%,O,2,4H,4e,=2H,2,O,理论效率,(702.1/726.5)100%96.6%,。,考点,电解的有关计算,1,、,将含有,0.4 mol CuSO,4,和,0.2 mol NaCl,的水溶液,1 L,，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到,0.3 mol Cu,，另一个电极上析出气体在标准状况下的体积为,(,),A,4.48 L,B,5.6 L C,6.72 L D,13.44 L,A,(1),若不考虑电解质溶液体积的变化，此时溶液中,c,(H,),为多少？,(2),若电极上得到,0.1 mol Cu,时不再电解，加入何物质能使电解质溶液复原？其物质的量是多少？,答案：,(1)0.4 molL,1,(2)CuCl,2,0.1 mol,2,把两个惰性电极插入,500 mL,的,AgNO,3,溶液中，通直流电电解。当电解液的,pH,从,6.0,变为,3.0,时,(,设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略,),，电极上析出银的质量大约是,(,),A,27 mg,B,54 mg,C,108 mg D,216 mg,B,3,用惰性电极电解下列溶液，在阴、阳两极生成气体的体积比为,11,的是,(,),A,NaCl,溶液,B,CuCl,2,溶液,C,CuSO,4,溶液,D,KOH,溶液,A,4,用石墨电极电解,100 mL H,2,SO,4,和,CuSO,4,的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到,2.24 L,气体,(,标准状况下,),，原混合溶液中,Cu,2,的物质的量浓度为,(,),A,1 mol/L B,2 mol/L,C,3 mol/L D,4 mol/L,A,5.,用石墨作电极电解,+,n,价金属的硝酸盐溶液,当阴极上析出,m,g,金属时,阳极上产生,560 mL(,标准状况,),气体,此金属的相对原子质量应为,(,),A.10,mn,B.10,m,C.10,n,D.40,mn,A,谢谢观看！,