电解原理及应用ppt

第三节电解池——电解原理及应用高二化学备课组新课标人教版选修四2017.12.思考回忆1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。2、电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________的过程。3、原电池是_____________的装置。4、写出下列物质的电离方程式CuCl2H2ONaHSO4CH3COONH4水溶液或熔融状态下水溶液熔融自由移动离子把化学能转化为电能一、电解原理演示试验实验微观解释结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下（直流电)，改作_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前前提。自由定向电解直流电源电极电解质电极反应阴极:阳极:总反应:Cu2+Cl–Cl–Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑Cu2++2Cl－电解CuCl2（还原反应）（氧化反应）电解被还原得e失e被氧化（放出Cl2↑）（析出Cu）电解氯化铜原理CuCl2＝Cu2++2Cl–II阴极阳极ee正极负极电源Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑（氧化还原反应）1、电解原理在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。⑴电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。⑵阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。明确定义：把电能转化为化学能的装置。组成：两个电极、电解质溶液、直流电源电极阳极：与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，本身被氧化溶解。电解池电极材料2、3、构成电解池的条件：①直流电源；与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极②电极③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合的回路思考：氯化铜溶液中有四种离子Cu2+H+Cl-OH-,为什么是铜离子和氯离子先反应，而不是H+和OH-？重点要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。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。溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：S2-SO32-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子）F-Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+,不同时按（H+）阳离子在阴极上放电顺序是：阳极：阴极:①用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：【习题1】写出用石墨作电极电解下列溶液的电极反应式和化学方程式（1）：CuCl2（2）：Na2SO4（3）：CuSO4（4）：NaCl2.阴极：阳离子的放电顺序：Ag+Fe3+Hg2+Cu2+H+（浓度大）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（浓度小）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+电解时电极产物的判断1.阳极：阴离子放电的顺序：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞非还原性含氧酸根＞F-【变式1】以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组成电解质，按下列要求进行电解。（1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则可采用的电解质是（2）以铂片为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则可采用的电解质是（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则可采用的电解质是HCl、CuCl2KNO3、HNO3Cu(NO3)2、KCl规律第四类：放氢生碱型：NaCl活泼金属的无氧酸盐第二类:电解水型：Na2SO4含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐第一类：自身分解型：CuCl2无氧酸、不活泼金属无氧酸盐第三类：放氧生酸型：CuSO4不活泼金属的含氧酸盐电解原理的应用1——氯碱工业离子交换膜法制烧碱+-精制饱和食盐水水(含少量NaOH)Cl2H2NaOH溶液淡盐水Na+含有某些含氧酸根杂质的氯化钠，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。①该电解槽的阳极反应式是。②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因③除去杂质后氢氧化钠溶液从液体出口（填写“A”或“B”）导出。2Cl--2e-=Cl2↑放电，促进水的电离，OH-浓度增大√【习题2】④阳离子交换膜的作用防止Cl2与NaOH和H2反应AB将装置（A）中的惰性电极换成两种活性电极时如装置（B），写出装置（B）的电极反应式。石墨石墨纯铜铁CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)【习题3】电镀1.定义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。2.目的：电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。李绅假金只用真金镀，若是真金不镀金——答章孝标电解原理的应用2——电镀纯铜铁粗铜纯铜CuSO4溶液CuSO4溶液(B)(C)【习题4】如果把电镀铜时的装置B换成C，写出电极反应式，粗铜的成份（ZnFeNiCuAgAu）CuSO4溶液纯铜粗铜阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+ZnFeNiCuAgAu阴极:阳极泥Cu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu电解原理的应用3——电解精炼粗铜的成份（ZnFeNiCuAgAu）思考：CuSO4溶液浓度变化?冶炼活泼金属K~~Al电解（工业制取钠）2NaCl(熔融)==2Na+Cl2↑（工业制取镁）MgCl2(熔融)==电解Mg+Cl2↑（工业制取铝）Al2O3(熔融)==电解冰晶石24Al+3O2↑电解原理的应用4——电冶金写出工业上制备钠、镁、铝的化学方程式水燃料与能源一：燃料电池发电二：电解池加水三：电解水四：氢氧混合燃烧【科技应用】原电池电解池定义形成条件工作原理原理应用化学能→电能电能→化学能负极：氧化反应正极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应①活泼性不同两个的电极②电解质溶液③闭合回路④自发的氧化还原反应②电解质溶液③闭合回路④非自发的氧化还原反应小结：横向比较①两个能导电的电极直流电源制作化学电源,金属防护氯碱工业、电镀、电冶金、电解精炼、金属防护以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组成电解质，按下列要求进行电解。（1）以铂片为电极，溶液中加入酚酞，阴极区颜色变红的是（2）以铂片为电极，溶液中加入酚酞，阴极区PH增大的是（3）以碳棒为电极，电解CuSO4，通电一段时间后,恢复到原来的状况，可以将溶液加入什么物质KCl、KNO3CuO、CuCO3【能力训练1】KCl、KNO3、HCl、HNO3【能力训练2】用惰性电极电解含有0.1molCuCl2和0.1molNaBr混合溶液，电路中共0.4mol电子转移，试写出电极反应式并分析各阶段电解的物质是什么？定性分析与定量分析结合解法指导定性：阳离子放电顺序：Cu2+＞H+＞Na+阴离子放电顺序：Br-＞Cl-＞OH-定量：当电路中通过0.1mol电子时：电解0.05molCuBr2继续通过0.1mol电子时：电解0.05molCuCl2再通过0.1mol电子时：电解0.1molNaCl最后通过0.1mol电子时：电解0.05molH2O以等质量的铂棒和铜棒做电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极质量增加了ag,此时两极的质量差为()A.只能为agB.只能为2agC.可能为ag，也可能为2agD.只可能为a/2gC【能力训练3】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）()A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－＝NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtD【能力训练4】电极性质电镀电解精炼电解应用氯碱工业概念电冶金电解池纵向回顾应用放电顺序作业：同步能力训练TheEnd