电解池工作原理.ppt

,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,*,电解池工作原理及应用,有红色物质析出,有刺激性气味的气体,产生，且可,使湿润的,淀粉,KI,变蓝,生成,Cu,生成,Cl,2,C,C,阴极,阳极,CuCl,2,溶液,实验现象：,阴极：,阳极：,实验结论：,阴极：,阳极：,电极反应：,阴极：,阳极：,Cu,2+,2e,=Cu,2Cl,2e,=Cl,2,还原反应,氧化反应,总反应式：,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,电解可以使,非自发的氧化还原反应,得以发生,小结：,阳离子,（即,Cu,2+,）,得电子,，发生,还原反应,阴离子,（即,Cl,）,失电子,，发生,氧化反应,阴极：,阳极：,当两极的电极材料是碳棒时：,思考：,在,CuCl,2,溶液中，存在,Cu,2,、,Cl,、,H,和,OH,，,为什么电解时是,Cu,2,得电子而不是,H,，,Cl,失电子而不是,OH,呢？,离子放电顺序：,活性材料作阳极时：,金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。,用惰性电极,(Pt,、,Au,、石墨、钛等,),时：,溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：,S,2-,SO,3,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,NO,3,-,SO,4,2-,(,等含氧酸根离子）,F,-,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2,+,(,H,+,),Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,+,K,+,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。,阳离子在阴极上放电顺序是：,阳极：,阴极,:,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,阴阳两极附近有哪些离子,5,电极反应式、电解方程式的书写：,例：,写出用石墨做电极电解,CuSO,4,溶液的电极反应式及总的电解方程式，,方 法,阴极：,阳极：,、,最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式,；,电解,电解,阴极：,阳极：,4OH,4e,O,2,+2H,2,O,2Cu,2+,4e,2Cu,OH,SO,4,2,H,+,Cu,2+,H,2,O H,+,+OH,CuSO,4,Cu,2+,+SO,4,2,、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：,、然后写电极反应式：,2Cu,O,2,+4H,+,或,2CuSO,4,+2H,2,O,（,电解化学方程式,）,2Cu,O,2,+2H,2,SO,4,2Cu,2+,+2H,2,O,（,电解离子方程式,）,练习：,完成电解下列溶液的电极反应。,(,以石墨为电极电解,),硫酸溶液,：,盐酸,：,NaOH,溶液,:,CuBr,2,溶液：,KCl,溶液：,CuSO,4,溶液,：,Na,2,SO,4,溶液：,用铜为阳极，铁丝网为阴极，,电解,CuCl,2,溶液。,阳极：,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：,4H,+,+4e,-,=2H,2,总反应：,2H,2,O 2H,2,+O,2,阳极：,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,2HCl,H,2,+,Cl,2,总反应：,阳极：,Cu 2e,-,=Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阳极：,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：,2Cu,2+,+4e,-,=2Cu,总反应：,2CuSO,4,+,2H,2,O,2Cu+2,H,2,SO,4,+O,2,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,+,电解质溶液用惰性电极电解的示例,：,电解,类型,举 例,电极反应,溶液,pH,变化,溶液复原方法,物质类别,实例,仅溶剂,水电解,仅溶质,电解,溶质和,溶剂同,时电解,含氧酸,H,2,SO,4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na,2,SO,4,无氧酸,HCl,阳极：,4OH,-,4e-=O,2,+2H,2,O,阴极：,4H,+,+4e,-,=2H,2,减小,增大,不变,H,2,O,阳极：,2Cl,-,2e-=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl,2,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=,Cu,减少,CuCl,2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO,4,阳极：,4OH,-,4e,-,=O,2,+2H,2,O,阴极：,2Cu,2+,+4e,-,=,2Cu,减小,CuO,4.,用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的,pH,值均减小，而在和两极，,电极产物的物质的量之比为,12,的是,甲 乙,A B C D,甲,KOH H,2,SO,4,Na,2,SO,4,CuSO,4,乙,CuSO,4,AgNO,3,HCl HNO,3,甲,乙,D,5.,为下图所示装置中，,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,AC,装置,原电池,电解池,实例,原理,形成条,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 CI,-,-2e,-,=CI,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,二、电解原理的应用,1.,电解食盐水,思考,:,（,1,）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子,?,这些离子的运动情况怎样？,（,2,）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（,3,）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？,（,4,）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？,（,5,）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？,怎样初步检验两极产物的生成,?,阳极：湿润的淀粉,KI,试纸,阴极：酚酞试液,现象：,阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉,KI,试纸,变蓝,阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液,变红,实验装置,阳极：,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总式：,2NaCl+2H,2,O=,2NaOH+H,2,+Cl,2,通电,电解饱和,食盐,水可以制造烧碱、氯气和氢气。,（,1,）生产设备名称：离子交换膜电解槽,阴极：碳钢 阳极：钛,阳离子交换膜：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。,（,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,、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。,氯碱工业,:,离子交换膜法制烧碱,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH,溶液,精制饱和,NaCl,溶液,H,2,O,（含少量,NaOH,）,阳离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,粗盐的成份：,泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜,精制食盐水,杂质的除去过程：,粗盐水,含少量,Ca,2+,.Mg,2+,精制盐水,2.,铜的电解精炼,一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。,粗铜,含杂质,(Zn Fe Ni Ag Au,等,),纯铜,粗铜,阳极：,Zn,Zn,2+,2e,-,Fe Fe,2+,2e,-,Ni,Ni,2+,2e,-,Cu,Cu,2+,2e,-,Zn Fe Ni,Cu,Ag Au,阴极,:,Cu,2+,+2e,-,Cu,阳极泥,问：电解完后，,CuSO,4,溶液的浓度有何变化？,CuSO,4,溶液,阳极泥,:,相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,3.,电镀,电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的又一重要应用。,电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力,。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。,电镀：,电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程,，,铁片,铜片,硫酸铜溶液,电极：,阳极,镀层金属,阴极,待镀金属制品,电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。,溶液中,CuSO,4,的浓度保持不变,或变小,4,、电冶金,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2Na,+,+2e,-,=2Na,总反应：,2NaCl(,熔融,),2Na +Cl,2,电解熔融氯化钠制钠,阳极：,6O,2-,-12 e,-,=3O,2,阴极：,4Al,3+,+12e,-,=4Al,冶炼铝,通电,总式：,2Al,2,O,3,4Al+3O,2,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,?,电解池、电解精炼池、电镀池的比较,电解池,电解精炼池,电镀池,相同点,不同点,通常采用惰性电极,电极通常不参加反应。,不纯金属作阳极，纯金属做阴极,阳极溶解，参加电极反应,镀层金属做阳极,镀件做阴极,阳极溶解，参加电极反应,电解质溶液浓度通常发生变化,电解质溶液浓度通常变小,电解质溶液浓度理论上保持不变,均应用了电解原理。阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子对还原反应。,作业：考点,2,阴阳极电极反应式、总反应式,练习,分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,根据金属活动顺序表，,Cu,不能发生如下反应：,Cu+2H,2,O=Cu(OH),2,+H,2,。,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,A,B,C,D,阳极,石墨,Cu,Cu,Cu,阴极,石墨,石墨,Fe,Pt,电解液,CuSO,4,溶液,Na,2,SO,4,溶液,H,2,SO,4,溶液,H,2,O,B,