电解池原理及应用.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,*,*,电解熔融,NaCl,制取,Na,电解池原理及应用,【,实 验 探 究,】,将两根碳棒插入,CuCl,2,溶液中；,现 象：,无 明 显 现 象,现 象：,无 明 显 象,将两根碳棒,用导线连接后,插入,CuCl,2,溶液中；,将两根碳棒分别,跟外加直流电源的正极和,负极连接,后，插入,CuCl,2,溶液中，并通电。,现 象：,A,右边：有气泡，刺激性气味，并能使湿润的,KI,淀粉试纸变蓝。,左边：碳棒上有一层红色物质析出。,氯,气,铜,Cl,Cu,2,+,H,+,OH,e,e,Cu,2,+,+2e,=Cu,2Cl,2e,=Cl,2,+,+,+,Why?,1.,通电前溶液中,有哪些离子,?,如何运动,?,2.,通电后如何运动,?,还原反应,氧化反应,阴极（与负极连）,阳极（与正极连）,总反应：,Cu,2,+,+2Cl,Cu+Cl,2,通电,电解,一、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。,注意：,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,二、电解池（槽）：,电能转化为化学能的装置。,三、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。,碳,碳,阴极,阳极,四、电极名称及电极反应：,1,、阳极：,与电源正极相连,，电子流出,；,阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。,正、阳、氧,2,、阴极：,与电源负极相连，电子流入；,阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。,碳,碳,阴极,阳极,电极反应式：,阴极：,阳极：,2Cl,2e,Cl,2,Cu,2,+,+2e,Cu,还原反应,氧化反应,总反应：,Cu,2,+,+2Cl,Cu+Cl,2,通电,惰性电极与活性电极：,惰性电极,(,铂、金、石墨,),：,仅仅导电，不参与反应,活性电极（除铂、金外的金属）：,既可以导电、又可,以参与电极反应（,作阳极时,），且优先考虑。,试写出以铜棒作电极电解饱和,CuCl,2,溶液的电极反应式：,阳极,(Cu),：,阴极,(Cu),：,Cu,2e,Cu,2,+,Cu,2,+,+2e,Cu,换成,铁棒,做两极呢？,五、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。,活性材料作阳极时：,金属在阳极直接失电子被氧化,成阳离子进入溶液，而阴离子不容易在电极上放电。,S,2-,SO,3,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,SO,4,2-,等,(,含氧酸根离子）,F,-,阳极：,用惰性电极,(Pt,、,Au,、石墨等,),时：,溶液中阴离子的,放电顺序（由易到难）是：（即考虑还原性强弱）,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阴极反应，发生,反应的都是溶液中的阳离子。,阳离子放电顺序（由易到难）是：（即考虑氧化性强弱）,阴极,:,六、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,大增,？,CuCl,2,CuCl,2,溶液,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,（电解本身型）,阳极,阴极,氧气,氢,气,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,Na,2,SO,4,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,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,（电解水型）,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,:,2,H,+,+2e,-,H,2,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+H,2,+Cl,2,电解,减小,增,大,加,HCl,NaCl,溶液,（放氢生碱型）,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,CuSO,4,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,2,CuSO,4,+,2H,2,O 2,Cu+,O,2,+2H,2,SO,4,电解,（放氧生酸型）,电解规律（惰性电极）小结,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,阳极：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,含氧酸根,F,-,阴极：,Ag,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Fe,2+,Zn,2+,（,H+,）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,（,A,）,（,B,）,（,C,）,（,D,）,CuSO,4,AgNO,3,AgNO,3,NaHSO,4,Ag,Cu,Cu,C,Pt,Pt,Ag,Fe,1.,写出下列装置的电极反应式，并判断,A,、,B,、,C,溶液,PH,值的变化。,巩固练习,2,、工业上采用,Fe,、,C,为电极电解,K,2,MnO,4,溶液制,KMnO,4,1,）电解时,应以,作阴极，电解过程中阴极附近溶液,pH,将会,2,）阳极反应式为,3,）总电解反应式为,.,2K,2,MnO,4,+2H,2,O=2KMnO,4,+2KOH+H,2,答案,:,Fe,增大,MnO,4,2_,e,-,=MnO,4,七、电解原理的应用：,1,、电解饱和食盐水,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,阳极产物和阴极产物能接触吗？,阳极产物,Cl,2,和阴极产物,NaOH,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,离子交换膜！,+,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（只允许,Na,+,通过）,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,）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,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,Cl,2,和,NaOH,反应，而影响,NaOH,的产量。,氯碱工业：,离子交换膜法制烧碱,16,2,、,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,镀件,阳极,镀层金属,电镀液,含有镀层金属离子的溶,液,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。,阳极参加反应的电解，,1.a,、,b,哪一极为正极？,2.,若要给铁叉镀锌，,a,极选用什么材料？,选择何种溶液？,思考,:,e,-,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,思考：电解完后，,CuSO,4,溶液的浓度有何变化？,粗铜,纯铜,硫酸铜溶液,阳极,阴极,Cu,2,+,+2e,=,Cu,变小。,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。,4,、电冶金,冶炼活泼金属,K,Al,AlCl,3,？,MgO,？,为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？,2Al,2,O,3,(,熔融,)=4Al+3O,2,通电,MgCl,2,(,熔融,)=Mg+Cl,2,2NaCl(,熔融,)=2Na,+Cl,2,通电,通电,冰晶石,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。,电解熔融,NaCl,制取,Na,5,、金属的腐蚀和防护,1,）金属腐蚀的快慢程度：,电解池的阳极,原电池的负极,化学腐蚀,原电池的正极,电解池的阴极,2,）金属的防护方法,改变金属内部结构,覆盖保护层,电化学保护法,外加电源的阴极保护法（电解池）,牺牲阳极的阴极保护法（原电池）,下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢顺序,.,Fe,Fe,C,Fe,Zn,Fe,Zn,Fe,Sn,A(,海水,),B(,海水,),C(,海水,),D(,海水,),E(,海水,),D,E,A,C,B,拓展练习,500mL,含,KNO,3,和,Cu,（,NO,3,）,2,两种溶质的溶液，其中,c,（,NO,3,-,）,=6.0mol/L,用铂电极电解一段时间后在两个电极上均生成,22.4L,气体,(,标准状况,),。假定电解前后溶液的体积仍为,500mL,，下列说法正确的是（）,A,溶液中,c(K,+,),为,2mol/LB,上述过程中共转移电子,4molC,电解得到铜的物质的量为,0.5molD,电解后溶液中,c(H,+,),为,2mol/L,