高二化学电解.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,*,+,电解原理及其应用,1/44,1、原电池：,将化学能转变为电能装置。,复习：,Zn,C,CuSO,4,溶液,负极(Zn)：Zn2e,Zn,2+,正极(C)：Cu,2+,+2e,Cu,(氧化反应),e,e,(还原反应),想一想：组成原电池条件是什么?,2/44,3、原电池电极判断,负极：,较活泼金属，电子流出，发生氧化反应,正极：,较不活泼金属或非金属，电子流入，发,生还原反应,2、组成原电池条件：,、含有不一样电极，较活泼金属作负极，,较不活泼金属或非金属作正极。,、含有电解质溶液,、形成闭合回路,3/44,4/44,现象：,与电源正极相连电极上有气泡析出，与电源负极相连电极上有红色物质析出,C,C,CuCl,2,溶液,5/44,电解氯化铜溶液微观模拟,6/44,C,C,CuCl,2,溶液,结论：,氯化铜溶液通电后发生了化学改变，,而电流作用是这种化学改变根本原因。,7/44,第四单元 电解原理及应用,第一节 电解原理,一、电解原理,1、电解：,使电流经过电解质溶液而在阴、阳两极,引发氧化还原反应过程。,2、电解池：,电能转化为化学能装置,8/44,3、形成电解池条件,e,e,C,C,CuCl,2,溶液,与电源相连两个电极,、电解质溶液或熔化,电解质,、形成闭合回路,4、电极判断,阴极：,与电源负极相连，电子流入，发生还原反应,阳极:,与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应,阴极,阳极,9/44,电解池,能量转换,离子迁移方向,发生氧化反应电极,发生还原反应电极,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移,阳离子向阴极迁移,原电池,化学能转化为电能,负极,正极,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移,相同点,(从原理分析),都是氧化还原反应,5.原电池与电解池比较:,10/44,(1)写出以碳棒作电极电解,氯化铜溶液电极反应式,阴极 ：Cu,2+,+2e,Cu,6、电极反应书写：,阳极 ：2Cl,2e,Cl,2,总反应：CuCl,2,Cu+Cl,2,电解C,C,11/44,(2)写出以碳棒作电极电解氯化钠溶液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,O2NaOH+Cl,2,+H,2,电解,12/44,分析电解反应普通思绪：,明确溶液中存在哪些离子,依据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,13/44,7、电解时离子放电次序,阴极:,阳离子放电，得电子能力强先放电,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,阳极:,阴离子放电，失电子能力强先放电,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根离子,A.若阳极是金属(金属活动次序表Ag以前)，溶液中阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。,B.若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)，则放电次序以下：,14/44,电极材料,8.影响,离子放电次序原因,离子本身氧化性还原性,15/44,写出电极反应式,Cu（,）,。,Cu（1）,。,2H,2e,-,H,2,Cu-2e,-,Cu,2+,CuH,2,SO,4,CuSO,4,H,2,电解,电极材料,直流电源,Cu,（）,Cu,（）,稀硫酸溶液,负极,正极,若阳极是金属(金属活动次序表Ag以前)，溶液中阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。,16/44,(2)离子浓度相同或相近时,由 离子本身氧化性还原性确定.如:用惰性电极电解,0.1,mol/LAgNO,3,与0.1,mol/LCu(NO,3,),2,混合溶液,又如:用惰性电极,电解,Ag,先析出,Cu,后析出.,0.1,mol/LFeCl,3,和0.1,mol/LCuCl,2,混合溶液,阴极初始反应为:,Fe,3+,+e,-,=Fe,2+,开始并没有,Cu,析出,17/44,（3）原电池正极和电解池阳极均发生氧化,反应（）,（2）电解质溶液导电过程就是电解过程(）,1、判断,（1）电解、电离均需要通电才能实现（）,巩固提升：,18/44,二、电解规律讨论：(用,惰性电极,电解时),C或Pt,C或Pt,19/44,以石墨为电极，电解以下物质：,盐酸、,CuCl,2,溶液,3.Na,2,SO,4,溶液、H,2,SO,4,溶液、NaOH溶液,2.AgNO,3,溶液、CuSO,4,溶液,4.NaCl 溶液 NaBr溶液,思考,20/44,、,电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属含氧酸盐,溶液时，实质上是电解水。,如电解H,2,SO,4,、HNO,3,NaOH、Na,2,SO,4,等溶液时其电极反应式为：,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,电解后溶液中溶质质量分数增大，若要恢复,原来浓度，只需加入一定量水即可。,21/44,、,电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属,无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解,。,如电解盐酸、CuCl,2,溶液等时,电解后溶液中溶质质量分数减小，若要恢复,原来组成和浓度，需加入一定量溶质(通入一,定量HCl气体),阳极：2Cl,2e,Cl,2,阴极：2H,+,+2e,H,2,总反应：2HCl Cl,2,+H,2,电解,电解盐酸,22/44,、,电解不活泼金属含氧酸盐时，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质量分数减小，若要恢,复原来组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。,电解CuSO,4,溶液:,23/44,、电解活泼金属无氧酸盐溶液时，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质量分数减小，若要恢,复原来组成和浓度，需通入一定量HCl。,阳极(C)：2Cl,2e,Cl,2,阴极(C)：2H,+,+2e,H,2,总反应：2NaCl+2H,2,O2NaOH+Cl,2,+H,2,电解,24/44,三.其它问题讨论：,1.电解后溶液中溶质浓度改变,2.怎样恢复原来浓度,3.电解后溶液PH值改变,25/44,电解物质,电极反应,电解对象,浓度改变,PH改变,电解质复原所加物质,Na,2,SO,4,(ag),HCl(,ag,),CuCl,2,(,ag,),NaCl(,ag,),KBr(,ag,),CuSO,4,(,ag,),AgNO,3,(,ag,),用,惰性,电极电解以下溶液,阳极:,4,OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极:2,H,+,+2e,-,=H,2,阳极:,2,Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极:2,H,+,+2e,-,=H,2,阳极:,2,Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极:,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阳极:,2,Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极:2,H,+,+2e,-,=H,2,阳极:,2,Br,-2e,-,=Br,2,阴极:2,H,+,+2e,-,=H,2,阳极:,4,OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极:,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阳极:,4,OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极:,Ag,+,+e,-,=Ag,H,2,O,HCl,CuCl,2,NaClH,2,O,KClH,2,O,CuSO,4,H,2,O,AgNO,3,H,2,O,增大,减小,减小,减小,减小,减小,减小,不变,增大,增大,增大,减小,减小,H,2,O,HCl,CuCl,2,HCl,稍小,CuO,Ag,2,O,H,2,SO,4,(ag),NaOH(ag),阳极:,4,OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极:2,H,+,+2e,-,=H,2,H,2,O,增大,减小,H,2,O,阳极:,4,OH,-,-4e,-,=2H2O+O,2,阴极:2,H,+,+2e,-,=H,2,H,2,O,增大,增大,H,2,O,26/44,四、电解原理应用,1、铜电解精炼,、粗铜所含杂质,Zn、Fe、Ni、Ag、Au等,+,纯铜,粗铜,CuSO,4,溶液,、粗铜精炼,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：Zn 2e,Zn,2+,Fe2e,Fe,2+,Ni 2e,Ni,2+,Cu2e,Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e,Cu,27/44,2、电镀,、概念：应用电解原理在一些金属表面镀上一层,其它金属或合金过程。,、电镀池形成条件,+,镀件,镀层金属,含镀层金属离子盐溶液,、镀件作阴极,、镀层金属作阳极,、含镀层金属阳离子,盐溶液作电解液,28/44,（,1）,在NaCl溶液中,NaCl电离出,，H,2,O电离出,。,通电后，在电场作用下，,向阴极移动，,向阳极移动。,在阳极，因为,轻易失去电子，被氧化生成,。,阳极方程式：,;,（2）在阴极，因为,轻易得到电子被还原生成,使H,2,O 电离向右移动，所以阴极,浓度增大，PH,。,阴极方程式：,。,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,2H,+,+2e,-,=H,2,Na,+,、Cl,H,+,、OH,-,Cl,-,、OH,-,Cl,-,Cl,2,H,+,H,2,OH,-,增大,Na,+,、H,+,三、电解原理应用,3、氯碱工业,电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,29/44,总化学方程式：,;,总离子方程式,:,.,(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，怎样检验气体种类？,阴极附近溶液无色变为红色,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,30/44,(2)防止生成物H,2,和Cl,2,混合,因为:,.,(1)防止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,处理,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:,31/44,（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：,只允许阳离子经过(Cl、OH离子和气体不能经过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。,（2）离子交换膜作用：,a、预防氢气和氯气混合；,b、防止氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠产量。,氯碱工业:,离子交换膜法制烧碱,32/44,+,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（含少许NaOH）,离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,33/44,提醒：,第二个问题：精,制,食盐水,因为粗盐中含有泥沙、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，那么怎样除去这些杂质呢？,3、全部试剂只有过量才能除尽，你能设计一个,合理次序逐一除杂吗？,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？,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,34/44,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,调整PH 除CO,3,2-,、,OH,-,35/44,4、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：电解法是冶炼金属一个主要方 法，是最强有力氧化还原伎俩。,36/44,4、电冶金,（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属,方法）,制取金属铝,电解熔融状态氧化铝。,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,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时补充,思索:工业上为何用电解熔融氧化铝方法冶炼铝而不用AlCl,3,?,37/44,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,电池形成条件分析判定，主要思绪是“三看”,先看电极：两极为导体且活泼性不一样,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,溶液中金属阳离子相同，则为电镀池，其余情,况为电解池。,38/44,练习,1、分析下列图，哪个是原电池，哪个是电解池。,39/44,（A）,（B）,（C）,（D）,CuSO,4,AgNO,3,AgNO,3,NaHSO,4,Ag,Cu,Cu,Cu,Pt,Pt,Ag,Fe,40/44,2、以下说法或试验现象描述不正确是（）,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试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加紧,D与电源负极相连是电解槽阴极,B,41/44,例3：在50mL 0.2mol/L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,质浓度将怎样改变 。,若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是,假如两极均为铜片且不考虑H,+,在阴极上放电,当电路中有0.01mol电子经过时，阴极增重 g，,阴极上电极反应式是 。,不变,1.28,Zn 2e,Zn,2+,Cu,2+,+2e,Cu,42/44,例4：某溶液中含有两种溶质NaCl和H,2,SO,4,，它们物质量之比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，依据电极产物，可显著分为三个阶段。以下叙述不正确是(),A.阴极自始至终只析出H,2,B.阳极先析出Cl,2,，后析出O,2,C.电解最终阶段为电解水,D.溶液pH不停增大，最终为7,D,43/44,例5：用两支惰性电极插入500mLAgNO,3,溶液中，,通电电解。当电解液PH值从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,积改变能够忽略)，电极上析出银质量大约是：,A、27mg B、54mg,C、108mg D、216mg,B,44/44,