第三节电解池.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,*,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,*,第四章 电化学基础,第,3,节 电解池,G,Zn,Cu,C,C,CuCl,2,溶液,写出右图原电池的电极反应、电池总反应。,负极：,Zn 2e,-,=Zn,2+,正极：,Cu,2+,2e,-,=Cu,电池总反应：,Zn+Cu,2+,=Zn,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，有什么现象？,复习提问,观察实验,:,浸入,CuCl,2,溶液的两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，通电一段时间。,与电源负极相连的碳棒,（阴极）,覆盖有一层紫红色物质,与电源正极相连的碳棒,（阳极）,表面出现小气泡，气体使湿润的淀粉,KI,试纸变蓝。,结论：,阴极,生成,铜,；,阳极,生成,氯气,。,(,阳极,),C,C(,阴极,),CuCl,2,溶液,电解氯化铜溶液的微观反应过程,Cl,Cl,Cl,Cl,Cu,2+,Cu,2+,Cu,2+,、,Cl,无规则运动,Cu,2+,、,Cl,定向运动,Cl,Cl,Cl,Cl,Cu,2+,Cu,2+,Cu,2+,、,Cl,发生电子得失,Cl,Cl,Cl,Cl,Cu,Cu,阴阳两极上生成,Cu,、,Cl,2,Cl,2,Cl2,e,e,一、电解原理,电解：,电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。,电解池：,把电能转化为化学能的装置叫做电解池,(,电解槽,),。,电解池构成条件：,1.,直流电源,2.,两个电极,(,惰性电极：,Pt,、,Au,或石墨,),(,活性电极：,Fe,、,Cu,等,),3.,电解质溶液或熔融态电解质,4.,闭合回路,阳极：接电源正极,阴极：接电源负极,e,e,e,Cl,Cu,2+,e,e,e,SO,4,2,Cu,2+,电源负极,电解池阴极,溶液中的阳离子在阴极获得电子,同时溶液中的阴离子向阳极移动,在阳极表面失去电子,电子沿阳极回到电源正极,在电解过程中是如何形成闭合回路的？,Cl,Cl,Cl,Cl,Cu,Cu,+,阳 阴,电离与电解的比较,电解必须建立在电离的基础上,发生氧化还原反应生成了新物质,只产生自由移动的离子,电解质电离成为自由移动的离子,CuCl,2,=Cu,2+,+2Cl,-,电解质电离后再通直流电,电解质溶于水或受热融化状态,联系,特点,过程,条件,电解,电离,阴阳离子定向移动，在两极上得失电子成为原子或分子,CuCl,2,=Cu+Cl,2,电解,电解池与原电池有哪些异同,两电极接直流电源,电解质溶液,形成闭合回路,活泼性不同的两电极,电解质溶液,形成闭合回路,形成条件,将电能转变成化学能的装置,将化学能转变成电能的装置,定义,装置,实例,电解池,原电池,装置,电解池与原电池有哪些异同,(,续,),电源负极,电解池阴极,电解池阳极,电源正极,电子,流向,阳极：,氧化反应，溶液中的阴离子失电子（放电）或电极金属失电子,阴极：,还原反应，溶液中的阳离子得电子（放电）,负极：,氧化反应，金属失电子；,正极：,还原反应，溶液中的阳离子得电子,电极,反应,阳极：,与电源正极相连,阴极：,与电源负极相连,负极：,较活泼金属；,正极：,较不活泼金属或能导电的非金属,电极,名称,电解池,原电池,装置,负极 正极,导线,电解饱和食盐水实验,石墨 石墨,饱和,NaCl,溶液,以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的淀粉,KI,试纸检验阳极产物，推测有何实验现象。,电解饱和食盐水实验,观察到的现象：,阳极：,阴极：,放出有刺激性气味的气体，湿润的,KI,淀粉试纸变蓝,放出无色、无味气体，附近溶液变红,2Cl,2e,=Cl,2,2H,+,+2e,=H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O=2NaOH+H,2,+Cl,2,电解,石墨 石墨,饱和,NaCl,溶液,或,2H,2,O+2e,=H,2,+2OH,惰性电极,石墨,(C),、金,(Au),、铂,(Pt),1.,阴离子失电子,顺序（,阳极,放电顺序）：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,非还原性含氧酸根离子，如,NO,3,-,、,SO,4,2-,F,-,2.,阳离子得电子,顺序（,阴极,放电顺序）,：,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,（,酸,）,Fe,2+,H,+,（,水,）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,溶液中有多种阳离子、阴离子，谁优先？,用惰性电极电解下列物质的溶液，填表并写出电极反应,电解质,溶液中离子,阴极,产物,阳极,产物,H,2,SO,4,HCl,NaOH,NaCl,K,2,SO,4,CuCl,2,CuSO,4,H,+,OH,-,SO,4,2-,H,+,OH,-,Cl,-,Na,+,H,+,OH,-,Na,+,Cl,-,H,+,OH,-,K,+,SO,4,2-,H,+,OH,-,Cu,2+,Cl,-,H,+,OH,-,Cu,2+,SO,4,2-,H,+,OH,-,H,2,O,2,H,2,Cl,2,H,2,O,2,H,2,Cl,2,H,2,O,2,Cu,Cl,2,Cu,O,2,以氯碱工业为基础的化工生产,含氯漂白剂,有机合成、造纸,玻璃、肥皂,纺织、印染,有机合成,氯化物合成,农药,金属冶炼,有机合成,HCl,盐酸,电解饱和食盐水,二、电解原理的应用,1.,氯碱工业,H,2,NaOH,湿氯气,湿氢气,液碱,Cl,2,电镀,电镀,请写出阴阳两极的电极反应式：,阳：,Cu-2e,=Cu,2+,阴：,Cu,2+,+2e,=Cu,阳极的铜质量减轻,请分析阴阳两极、水溶液中的现象：,阴极的铁增重，表面均匀覆盖一层红色固体物质,溶液的颜色始终无变化（原因：,Cu,2+,浓度不变）,1.,阳极,放电的顺序：,非惰性电极，如,Fe,、,Cu,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,非还原性含氧酸根离子,F,-,2.,阴极,放电顺序：,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,（,酸,）,Fe,2+,H,+,（,水,）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,电解时电极产物的判断,注意更新,二、电解原理的应用,2.,电镀,利用电解的原理在金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。,（,1,）,阳极：,镀层金属。,阴极：,待镀的金属制品,电镀液：,用含有镀层金属离子的溶液。,电镀过程中电镀液的浓度保持不变,（,2,）实质：阳极参加反应的电解,（,3,）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑,.,思考：如果是给铁镀锌，请你设计一个电镀池。,二、电解原理的应用,3.,电解精炼铜,电解精炼铜原理：,反应原理：,阳极（粗铜，含铁、银、金等杂质的铜）：,Cu,2e,-,=Cu,2+,Fe,2e,-,=Fe,2+,阴极（纯铜）：,2,Cu,2+,+4e,-,=2Cu,Fe,2+,虽然也移向阴极，但,Cu,2+,优先反应,比铜活泼的金属：,Fe,只下水，不上岸；,比铜不活泼的金属：,Au,、,Pt,直接沉底形成阳极泥；,电解质溶液中,CuSO,4,的浓度可能越来越小。,铜：,既下水，又上岸；,电解精炼铜原理：,练习：设计一个电解精炼镍的装置图，写出两极反应。已知：粗镍中含铁、铜、银等杂质。镍的活动性介于铁与铜之间。镍离子为二价。,阳极（粗镍）：,Ni,2e,-,=Ni,2+,Fe,2e,-,=Fe,2+,阴极（纯铜）：,2Ni,2+,+4e,-,=2Ni,电解质溶液：含有,Ni,2+,的溶液即可,阳极泥：铜、银,二、电解原理的应用,4.,电冶金,汉弗莱戴维，英国化学家、发明家，电化学的开拓者之一。在化学上他的最大的贡献是开辟了用电解法制取金属元素的新途径，电解苛性碱，从而发现了钾和钠，后来又制得了钡、镁、钙、锶等碱土金属。他被认为是发现元素最多的科学家。,你能想得到戴维是用什么具体方法冶炼出金属钠的吗？请画出装置图。,二、电解原理的应用,4.,电冶金,1,、钠的冶炼,电解熔融的,NaCl,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2Na,+,+2e,-,=2Na,总反应：,2NaCl(,熔融,)=2Na+Cl,2,电解,二、电解原理的应用,4.,电冶金,由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像,Na,、,Ca,、,Mg,、,Al,这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。,2,、铝的冶炼,电解熔融的,Al,2,O,3,阳极：,6O,2-,1,2e,-,=3O,2,阴极：,4Al,3+,+12e,-,=4Al,总反应：,2Al,2,O,3,(,熔融,)=4Al+3O,2,电解,冰晶石,如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：,(,1,),电源电极Y的名称为_,_,_,(,2,),C中pH值_,_,(,填“增大”“减小”或“不变”,),(,3,),通电5min后，B中共收集112mL气体,(,标准状况,),，请写出生成该气体的电极反应,_,_,_,_B中电解总反应的离子方程式为,_,_,_,正极,不变,溶液体积为200mL，则通电后该溶液的c,(,H,+,),为_,(,设电解前后溶液体积无变化,),(,4,),若A中为200mL 1mol/L的KCl溶液，则A中电解总反应的离子方程式为,_,，电解后溶液的,p,H=_,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,0.1mol/L,13,如下图所示，甲池总反应式：2CH,3,OH3O,2,4KOH2K,2,CO,3,6H,2,O,下列说法正确的是,A甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置,B甲池通入CH,3,OH的电极反应为CH,3,OH6e,2H,2,OCO,3,2,8H,+,C反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH),2,固体，能使CuSO,4,溶液恢复到原浓度,D甲池中消耗280 mL,(,标况,),O,2,，此时丙池中理论上最多产生1.45g固体,D,根据2CrO,4,2,2H,=,Cr,2,O,7,2,H,2,O设计图示装置(均为惰性电极)电解Na,2,CrO,4,溶液制取Na,2,Cr,2,O,7,，图中右侧电极连接电源的_极，其电极反应式为_,_,_。,正,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,已知：锂离子电池的总反应为：Li,x,C+Li,1-x,CoO,2,C+LiCoO,2,锂硫电池的总反应为：2Li+S,Li,2,S,有关上述两种电池说法正确的是,(),A锂离子电池放电时，Li,+,向负极迁移,B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应,C理论上两种电池的比能量相同,D右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,B,