电解池原理及应用精品教育.ppt

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1、【实 验 探 究】,将两根碳棒插入CuCl2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CuCl2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CuCl2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,Cu2+,H+,OH,e,e,Cu2+2e=Cu,2Cl 2e=Cl2,+,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：,通电,电解,一、电解：,

2、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。,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 Cl2,Cu2

3、+2e Cu,还原反应,氧化反应,总反应：,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CuCl2溶液的电极反应式：,阳极(Cu)：,阴极(Cu)：,Cu 2e Cu2+,Cu2+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-SO32-I-Br-Cl-OH-SO42-等(含氧酸根离子）F-,阳极：,

4、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+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+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,阳极：2Cl-2 e-=Cl2,阴极：Cu2+2e-=2Cu,减小,大增？,CuCl2,CuCl2溶液,（电解本身型）,阳极,阴极,氧气,氢气,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:4H+4e-=2H2,变大,不变,加H2O

5、,Na2SO4溶液,（电解水型）,阳极,阴极,氯气,氢气,阳极:2Cl-2e-Cl 2,阴极:2H+2e-H2,减小,增大,加HCl,NaCl溶液,（放氢生碱型）,阳极,阴极,氧气,铜,阳极:4OH-4e-2H2O+O2,阴极：Cu2+2e-Cu,减小,减小,加CuO,CuSO4溶液,（放氧生酸型）,电解规律（惰性电极）小结,与区：电解本身型 如CuCl2、HCl 与区：放氢生碱型 如NaCl与区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4、NaOH,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

6、K2MnO4溶液制KMnO41）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.,2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2,答案:Fe 增大 MnO42_e-=MnO4,七、电解原理的应用：,1、电解饱和食盐水,NaCl=Na+Cl,阴极：,阳极：,2Cl 2e Cl2,2H+2e H2,2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2,总反应：,通电,阳极产物和阴极产物能接触吗？,阳极产物Cl2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！,+,Cl2,Cl2,Cl,H2,

7、H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,阳离子交换膜（只允许Na+通过）,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Cl2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

8、离子的溶液,装置：,铜,镀件,CuSO4溶液,阳极,阴极,（电镀铜）,阳极：,阴极：,Cu 2e=Cu2+,Cu2+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=Zn2+Fe 2e=Fe2+Ni 2e=Ni2+Cu 2e=Cu2+,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极：,阳极泥,思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,粗铜,纯铜,硫酸铜溶液,阳极,阴极,Cu2+2e=Cu,变小。

9、,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,AlCl3？,MgO？,为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？,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,A(海水),B(海水),C(海水),D(海水),E(海水),拓展练习,500mL含KNO3和Cu（NO3）2两种溶质的溶液，其中c（NO3-）=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,