電解原理及應(yīng)用ppt.ppt

1、第三節(jié) 電解池 電解原理及應(yīng)用,高二化學(xué)備課組,新課標人教版選修四,2010.12.,思考回憶,1、電解質(zhì)是指在_ _ _能夠?qū)щ姷幕衔铩?2、電離是指電解質(zhì)在_或_ 狀態(tài)下離解成_的過程。 3、原電池是_ _ 的裝置 。 4、寫出下列物質(zhì)的電離方程式 CuCl2 H2O NaHSO4 CH3COONH4,水溶液或熔融狀態(tài)下,水溶液,熔融,自由移動離子,把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,一、電解原理,演示試驗,實驗微觀解釋,結(jié)論：電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動的陰、陽離子作_運動；在外電源的作用下（直流電)，改作_移動而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時，在陽、陰兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即被電解，電離是_的前前提。,自由,

2、定向,電解,直流電源,電極,電解質(zhì),電極反應(yīng),陰極:,陽極:,總反應(yīng):,Cu2+,Cl,Cl,Cu2+ + 2e Cu,2Cl2e Cl2,Cu2+ + 2Cl,CuCl2,（還原反應(yīng)）,（氧化反應(yīng)）,被還原,得e,失e,被氧化,（放出Cl2）,（析出Cu）,電解氯化銅原理,CuCl2 Cu2+2Cl,陰極,陽極,Cu +Cl2,Cu +Cl2,（氧化還原反應(yīng)）,1、電解原理,在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽離子在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，叫電解。,電流是發(fā)生氧化還原反應(yīng)的根源、動力。,陰陽離子在做定向運動導(dǎo)電的同時，也就在兩極發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了新物質(zhì)； 而金屬導(dǎo)電是由自由電

3、子的定向運動形成，無反應(yīng)發(fā)生，無新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。,明 確,定義：,把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。,組成：,兩個電極、,電解質(zhì)溶液、,直流電源,電極,陽極：,與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反應(yīng)。,陰極：,與外電源負極相連的電極，進電子，還原反應(yīng)。,惰性電極：,C、Pt、Au等，不論做陰極、陽極， 本身都不反應(yīng)。,活潑電極：,Fe、Cu、Ag等,做陰極本身不反應(yīng),做陽極， 本身被氧化溶解。,電 解 池,電極材料,2、,3、構(gòu)成電解池的條件：,直流電源；,與電源負極相連的電極為陰極,與電源正極相連的電極為陽極,電極,電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；, 形成閉合的回路,思考：氯化銅溶液中有四種離

4、子Cu 2+ H+ Cl- OH-,為什么是銅離子和氯離子先反應(yīng)，而不是H+ 和OH- ？,重點,要判斷電極反應(yīng)的產(chǎn)物，必須掌握離子的放電順序。 陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。,離子放電順序：,陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。,溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根離子）F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+ 注：當(dāng)離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生變化，相同時按H+,不同時按（H+）,陽離子在陰極上放電順序是：,陽極：,陰極:,

5、用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：,【習(xí)題1】,寫出用石墨作電極電解下列溶液的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式 （1）：CuCl2 （2）：Na2SO4 （3）：CuSO4 （4）：NaCl,2. 陰極：陽離子的放電順序： Ag+Fe3+Hg2+Cu2+H+（濃度大） Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（濃度小） Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+,電解時電極產(chǎn)物的判斷,1. 陽極：陰離子放電的順序： S2-I-Br-Cl-OH-非還原性含氧酸根F-,【變式1】,以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五種離子恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求進行電解。 （1）以碳棒為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不

6、變進行電解，則可采用的電解質(zhì)是 （2）以鉑片為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少進行電解，則可采用的電解質(zhì)是 （3）以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，使電解質(zhì)和水量都減少進行電解，則可采用的電解質(zhì)是,HCl、 CuCl2,KNO3、 HNO3,Cu(NO3)2 、 KCl,規(guī)律,第四類：放氫生堿型： NaCl 活潑金屬的無氧酸鹽,第二類: 電解水型： Na2SO4 含氧酸、強堿、活潑金屬含氧酸鹽,第一類：自身分解型： CuCl2 無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽,第三類：放氧生酸型： CuSO4 不活潑金屬的含氧酸鹽,電解原理的應(yīng)用1氯堿工業(yè),離子交換膜法制燒堿,含有某些含氧酸根雜質(zhì)的氯化鈉，可用離子交換膜法

7、電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示。,該電解槽的陽極反應(yīng)式 是 。 通電開始后，陰極附近溶液pH會增大，請簡述原因 除去雜質(zhì)后氫氧化鈉溶液從液體出口 （填寫“A”或“B”）導(dǎo)出。,2Cl- 2e- = Cl2,放電，促進水的電離，OH-濃度增大,【習(xí)題2】,陽離子交換膜的作用,防止Cl2與 NaOH 和 H2反應(yīng),A,B,將裝置（A）中的惰性電極換成兩種活性電極時如裝置（B），寫出裝置（B）的電極反應(yīng)式。,石墨 石墨 純銅 鐵,CuSO4溶液,CuSO4溶液,(A) (B),【習(xí)題3】,電鍍 1.定義：電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或

8、合金的方法。 2.目的：電鍍的目的主要是使金屬增強抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。,電解原理的應(yīng)用2電鍍,純銅 鐵 粗銅 純銅,CuSO4溶液,CuSO4溶液,(B) (C),【習(xí)題4】,如果把電鍍銅時的裝置B換成C，寫出電極反應(yīng)式，粗銅的成份（ Zn Fe Ni Cu Ag Au ）,陽極：,Zn -2e- = Zn2+ Fe -2e- = Fe2+ Ni -2e- = Ni2+,Zn Fe Ni CuAg Au,陰極:,陽極泥,Cu -2e- = Cu2+,Cu2+ + 2e- = Cu,電解原理的應(yīng)用3電解精煉,粗銅的成份（ Zn Fe Ni Cu Ag Au ）,思考：CuSO4溶液濃

9、度變化?,冶煉活潑金屬 K Al,電解原理的應(yīng)用4電冶金,寫出工業(yè)上制備鈉、鎂、鋁的化學(xué)方程式,水燃料與能源 一：燃料電池發(fā)電 二：電解池加水 三：電解水 四：氫氧混合燃燒,【科技應(yīng)用】,化學(xué)能電能,電能化學(xué)能,負極：氧化反應(yīng) 正極：還原反應(yīng),陽極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),活潑性不同兩個的電極,電解質(zhì)溶液,閉合回路,自發(fā)的氧化還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液,閉合回路,非自發(fā)的氧化還原反應(yīng),小結(jié)：橫向比較,兩個能導(dǎo)電的電極,直流電源,制作化學(xué)電源,金屬防護,氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金、 電解精煉、金屬防護,以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五種離子恰當(dāng)?shù)亟M成 電解質(zhì)，按下列要求進行電解。 （1）以鉑片

10、為電極，溶液中加入酚酞，陰極區(qū)顏 色變紅的是 （2）以鉑片為電極，溶液中加入酚酞，陰極區(qū)PH 增大的是 （3）以碳棒為電極，電解CuSO4，通電一段時間 后,恢復(fù)到原來的狀況，可以將溶液加入什么物質(zhì),KCl、 KNO3,CuO、 CuCO3,【能力訓(xùn)練1】,KCl、KNO3 、 HCl、HNO3,【能力訓(xùn)練2】,用惰性電極電解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液，電路中共0.4 mol 電子轉(zhuǎn)移，試寫出電極反應(yīng)式并分析各階段電解的物質(zhì)是什么？,定性分析與定量分析結(jié)合,解法指導(dǎo),定性：陽離子放電順序：Cu2+H+Na+ 陰離子放電順序：Br-Cl-OH-,定量：當(dāng)電路中通

11、過0.1mol電子時： 電解0.05molCuBr2 繼續(xù)通過0.1mol電子時： 電解0.05molCuCl2 再通過0.1mol電子時： 電解0.1molNaCl 最后通過0.1mol電子時：電解0.05molH2O,以等質(zhì)量的鉑棒和銅棒做電極，電解硫酸銅溶液，通電一段時間后，其中一極質(zhì)量增加了a g,此時兩極的質(zhì)量差為( ) A.只能為a g B.只能為2a g C.可能為a g，也可能為2a g D.只可能為a /2 g,C,【能力訓(xùn)練3】,金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）( ) A 陽極發(fā)