電解池的構(gòu)成條件

1、化學(xué)能與電能 電解池的構(gòu)成條件,內(nèi)容講解,一、電化學(xué)基本內(nèi)容 1、定義：研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝置、過(guò)程和效率的科學(xué)。 2、根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物與電流的關(guān)系，電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程（及其裝置）可以分為兩類：,產(chǎn)生電流的反應(yīng),借助電流發(fā)生的反應(yīng),：化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,：電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能,化學(xué),電,陰極,陽(yáng)極,負(fù),正,負(fù),正,陽(yáng),陰,陰極上有電子,陽(yáng)極上缺電子,陰,陽(yáng),陰,陽(yáng),流入,失去,氧化,流出,得到,還原,兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì),形成閉合回路,有外加直流電源,有兩個(gè)電極,（一）電極的分類： 1、按照電源： 2、按照活潑性：,陽(yáng)極,陰極,惰性電極：,C、Pt、Au,活性電極：,Ag及Ag之前的金

2、屬,陽(yáng)極： 離子，,陰極： 離子，,（二）放電順序：,活性電極 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活潑金屬陽(yáng)離子,陽(yáng),陰,正常濃度時(shí),H+正常濃度小，,Fe2+、Zn2+濃度濃度一直保持很大時(shí),2H+Cl Cl2 + H2,Cu2+2ClCu +Cl2,（三）電解的類型及電極反應(yīng)式的書寫,（寫出下列裝置的電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式pH變化、復(fù)原方法）,惰性電極：,2Cl 2eCl2,2H+ +2e H2 ,2HCl Cl2 + H2,電解,濃度：,pH：,復(fù)原：,減小,增大,HCl氣體,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,電解,

3、2Cl 2eCl2,Cu2+ +2e Cu,CuCl2Cu +Cl2,電解,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,電解,濃度：,pH：,減小,增大,復(fù)原：,CuCl2固體,電解自身型,2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2,2Cl+2H2OCl2 + H2 + 2OH,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,2Cl 2eCl2,2H+ +2e H2 ,電解,電解,濃度：,pH：,減小,增大,復(fù)原：,HCl氣體,放氫生堿型,NaCl溶液換成MgCl2溶液呢？,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2,Mg2+2Cl+2H2OCl2 + H2 + Mg（OH)2,2Cl

4、2eCl2,2H+ +2e H2 ,電解,電解,4AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3,4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,4OH4e2H2O +O2,2Cu2+ +4e2Cu,2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4,2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+,電解,電解,電解,電解,4OH4e2H2O +O2,4Ag+ +4e4Ag,濃度：,pH：,減小,減小,復(fù)原：,CuO固體,放氧生酸型,濃度：,pH：,減小,減小,復(fù)原：,Ag2O固體,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,2H

5、2O O2 +2H2,電解,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,濃度：,pH：,增大,不變,復(fù)原：,H2O,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,2H2O O2 +2H2,電解,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,濃度：,pH：,增大,減小,復(fù)原：,H2O,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,2H2O O2 +2H2,電解,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,濃度：,pH：,增大,增大,復(fù)原：,H2O,電解水型,將以上裝置中的惰性電極換為Cu電極？,如何快速改寫?,所有裝置的陽(yáng)極反應(yīng)進(jìn)改為：,Cu 2e- = Cu2+,陰極反應(yīng)不變,總反應(yīng)做相應(yīng)的變化:,2、Cu+2H+ H2 + Cu2+,

6、電解,7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+,電解,3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2,電解,1、無(wú),4、無(wú),5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag,電解,6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2,電解,8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2,電解,書寫步驟及注意事項(xiàng)：,1、看清電極材料,2、找出溶液中的陽(yáng)離子和陰離子,3、根據(jù)放電順序及電極材料確定放電微粒,4、電極反應(yīng)式一定為離子方程式：,不考慮放電微粒來(lái)源以及后續(xù)反應(yīng),5、總反應(yīng)式：,考慮放電微粒的來(lái)源，滿足離子方程式的書寫規(guī)則,6、兩極相加不一定為總反應(yīng),7、總反應(yīng)寫條件：電解,+,-,OH-,Na+,陰極

7、 陽(yáng)極,電解飽和食鹽水,只允許陽(yáng)離子通過(guò),陽(yáng)離子交換膜,H2O+少量NaOH,飽和NaCl,NaOH溶液,淡鹽水,H2,Cl2,2Cl- - 2e- =Cl2,2H+2e- = H2,H+從何來(lái)？,1、電解飽和食鹽水 陰極材料： 電極反應(yīng)： 。 陽(yáng)極材料 ： 電極反應(yīng)： 。 總反應(yīng)： 。 設(shè)備 。,2H+2e- = H2,2Cl- - 2e- = Cl2,2NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2,電解,陽(yáng)離子交換膜電解槽,避免Cl2和NaOH反應(yīng),只允許陽(yáng)離子自由通過(guò),Ti,Fe,而阻止陰離子和氣體通過(guò)。,（四）電解原理應(yīng)用,氯堿工業(yè),陽(yáng)極 放電，產(chǎn)生 。開(kāi)始時(shí)陰極區(qū)需要加入 。,電解

8、過(guò)程：,陰極 放電，產(chǎn)生 ，使 濃度增大， 即陰極區(qū)產(chǎn)生 。,H+,Cl-,OH-,H2,Cl2,NaOH,H2,開(kāi)始時(shí)陰極區(qū)需要加入 。,H2O,少量NaOH,增強(qiáng)導(dǎo)電性,NaCl溶液,NaCl精煉：,電解過(guò)程中Na+定向移向： 。,陰極,加入NaOH溶液,加入BaCl2溶液,加入Na2CO3溶液,過(guò)濾加入鹽酸,用 的原理在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過(guò)程。 實(shí)質(zhì)是 . 鍍層金屬作 極，鍍件作 極， 電鍍液 。 Fe上鍍Cu原理： 作陰極， ； 作陽(yáng)極， 。 電鍍液的濃度在電鍍過(guò)程中 。,2、電鍍：,電解,稱為鍍件,稱為鍍層,陰,陽(yáng),含有鍍層金屬離子的溶液,Fe,Cu,Cu2+ 2e- =

9、Cu,Cu2e- = Cu2+,不變,注意：,離子濃度會(huì)影響放電順序,當(dāng)Fe2+、Zn2+濃度一直保持很大時(shí)，將優(yōu)先于H+放電,從而實(shí)現(xiàn)鍍鐵、鍍鋅,鍍層金屬在陽(yáng)極溶解然后在鍍件上析出,實(shí)質(zhì)是用 原理，使粗金屬先 再 的過(guò)程 精煉銅的原理：粗銅作 極， ； 精銅作 極， ； 電解液含有 。 比銅活動(dòng)性強(qiáng)的雜質(zhì)形成 ， 比銅活動(dòng)性弱的雜質(zhì)形成 。,3、精煉：,電解,溶解,在純金屬上析出,陰,陽(yáng),Cu2+ 2e- = Cu,Cu2e- = Cu2+,Cu2+,陽(yáng)極泥,金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液,電解液的濃度在電解過(guò)程中 。,減小,Fe、Zn等活潑金屬溶解時(shí)，析出Cu，使Cu2+濃度減小,2NaCl = 2N

10、a+Cl2,4、活潑金屬的冶煉,（1）制鈉：,陽(yáng)極：,陰極：,總反應(yīng)：,2Na+ + 2e = 2Na,2Cl 2e = Cl2,MgCl2 = Mg+Cl2,（2）制鎂：,注意:,不用MgO，,MgO熔點(diǎn)太高,陽(yáng)極：,陰極：,Mg2+ + 2e = Mg,2Cl 2e = Cl2,（熔融）,（熔融）,電解,電解,2Al2O3 = 4Al+3O2,（3）制鋁：,總反應(yīng)：,陽(yáng)極：,陰極：,4Al3+ + 12e = 4Al,6O2 12e = 3O2,（熔融）,電解,注意:,不用AlCl3，,熔融AlCl3不導(dǎo)電,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,電解法,

11、還原法,熱分解法,不同金屬冶煉方法的選擇,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,簡(jiǎn)單，實(shí)用，節(jié)省的原則,同一種金屬可能有不同的冶煉方法,M - ne- = Mn+,六、金屬的腐蝕,（一）金屬腐蝕：,1、定義：是指金屬或合金跟 發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。,接觸到的氣體或液體,2、本質(zhì)： （ 反應(yīng)）,氧化,3、類型：直接反應(yīng) 腐蝕；原電池反應(yīng) 腐蝕,化學(xué),電化學(xué),金屬與接觸到的 （如 、 、 等）直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。,（二）化學(xué)腐蝕：,干燥的氧化劑,O2,Cl2,SO2,1、定義：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生 反 應(yīng)， 的金屬失去電子而

12、被 。如 在潮濕的空氣中生銹。 2、類型：,（三）電化學(xué)腐蝕：,原電池,氧化,較活潑,生鐵,較強(qiáng)酸性,中性、堿性、弱酸性,2H+2e-H2,O2 + 4e- + 2H2O 4 OH-,Fe2e-Fe2+,Fe2e-Fe2+,Fe+2H+ Fe2+H2,2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3 nH2O,（鐵銹）,3、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較：,電解質(zhì)溶液,氧化劑,無(wú),弱電流,較活潑的金屬被氧化,金屬被氧化,同時(shí),電化學(xué),使它隔離_、_等物質(zhì),(四)金屬的防護(hù),1、改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),制成合金（不銹鋼）,2、在金屬表面覆蓋保護(hù)層，,空氣,水,噴油漆、涂油脂、電鍍、表面鈍化、搪瓷等。,3、金屬的電化學(xué)防護(hù),（1）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法,被保護(hù)的金屬做正極，,活潑金屬保護(hù)不活