电解池PPT

第四章电化学基础第三节电解池氢气氧气电解电解水：2H2O2H2＋O2+—1、电解的概念：使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（一般是一个非自发的氧化还原反应）。一、电解原理2、电解池的概念：把电能转变为化学能的装置，又称电解槽。3、构成：直流电源、两个电极、电解质溶液或熔融态电解质注意：导电过程就是电解过程。阴极不参与电解反应。与电源正极相连------阳极与电源负极相连------阴极甲实验步骤如图甲所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，观察现象。实验现象结论无现象没有且不能自发发生化学反应－－－－实验步骤1.如图乙所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流电,观察现象。约3～5min后切断电源。2.若碳棒表面有气泡产生,如何设计实验检验是什么气体?3.将电极取出，仔细观察其顶端和周围有什么变化？实验现象结论阳极—阴极—1.通电后发生了氧化-还原反应;2.外加电流的作用是这种化学变化的根本原因。Cl2Cu与电源正极相连的碳棒有气泡产生，且有刺激性气味，能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出碳棒乙实验视频原理分析：阴极：阳极：电解CuCl2溶液的化学反应方程式：通电前，Cu2＋和Cl－在水里地移动着；电离自由通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下，改作移动。溶液中带正电的向移动，带负电的向移动。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。2Cl－－2e－＝Cl2↑Cu2＋＋2e－＝CuCuCl2==Cu＋Cl2↑定向Cu2＋阴极Cl-阳极通电或电解CuCl2是强电解质且易溶于水，在水溶液中生成Cu2＋和Cl－。CuCl2Cu2＋＋2Cl－电离阴极阳极2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)Cu2++2e-=Cu(还原反应)总反应：CuCl2Cu+Cl2↑电解惰性电极：石墨、金、铂活性电极：石墨、金、铂以外的金属阳离子得电子，放电e-e-阴离子失电子，放电氧化性强的先得电子还原性强的先失电子阴极(还原反应)：氧化性强的阳离子先得电子阳极(氧化反应)：还原性强的阴离子先失电子金属（除C\Pt、Au）S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根F－4、放电顺序：（非常重要）金属阳极先放电，离子后放电Ag+Fe3+Cu2+(H+)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+注：电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力强于H+只在熔融状态下放电，在水溶液中永远不放电。总结：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物判断阳极材料及阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序(不能忽视非惰性阳极）(先电离)(后电解)16书写电解方程式的注意事项2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷）3.标明条件：通电或电解。1.首先看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电（失电子）。1.写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离子反应式阳极4OH-－4e-=2H2O+O2↑阴极2Cu2++4e-=2Cu总反应式2Cu2++2H2O===2Cu+4H++O2↑电解阴极阳极氧气氢气阳极(OH-SO42-):4OH--4e-=2H2O+O2↑实例电极反应浓度PH值复原H2SO4阴极(H+):4H++4e-=2H2↑变大变小加H2O2H2O==2H2↑+O2↑通电第一组：电解H2SO4阴极阳极氧气氢气阳极(OH-):4OH--4e-=2H2O+O2↑实例电极反应浓度PH值复原NaOH阴极(H+Na+):4H++4e-=2H2↑变大变大加H2O2H2O==2H2↑+O2↑通电第二组：电解NaOH阴极阳极氧气氢气阳极(OH-SO42-):4OH--4e-=2H2O+O2↑实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4阴极(H+Na+):4H++4e-=2H2↑变大不变加H2O2H2O==2H2↑+O2↑通电第三组：电解Na2SO4阴极阳极氢气实例电极反应浓度PH值复原HCl阳极(Cl-OH-):2Cl--2e-=Cl2↑阴极(H+)：2H++2e-=H2↑减小增大通入适量HCl第四组：电解HCl溶液2HClCl2↑+H2↑电解氯气阴极阳极氯气铜实例电极反应浓度PH值复原CuCl2CuCl2Cu+Cl2↑电解阳极:(Cl-OH-):2Cl--2e-=Cl2↑阴极(Cu2+H+)：Cu2++2e-=Cu减小增大加适量CuCl2晶体第五组：电解CuCl2第六组：电解NaCl阴极阳极氢气氯气实例电极反应浓度PH值复原NaCl阳极(Cl-OH-):2Cl--2e-=Cl2↑阴极(Na+H+):2H++2e-=H2↑减小增大通入适量HCl2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解阴极阳极氧气铜实例电极反应浓度PH值复原CuSO4阴极(Cu2+H+):2Cu2++4e-=2Cu减小加适量CuO固体第七组：电解CuSO4阳极(SO42-OH-):4OH--4e-=2H2O+O2↑减小2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4电解电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解仅溶质电解溶质和溶剂同时电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极:4OH--4e-=O2+2H2O产物为O2和H+阴极:4H++4e-=2H2↑产物为H2和OH-减小增大不变H2O阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=Cu↓增大CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O阴极:2Cu2++4e-=2Cu减小CuO活泼(除PtAu外)金属做阳极：例：铁做阳极电解氯化钠溶液阳极：Fe-2e-=Fe2+阴极(Na+H+):2H++2e-=H2↑Fe+2H2O===Fe(OH)2+H2↑电解二、电解原理的应用1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑通电食盐水中存在的离子：Na+、Cl-、H+、OH-离子放电顺序：阳离子H+＞Na+阴离子Cl-＞OH-电极反应：阳极氧化反应阴极还原反应H+Na+Cl-OH-阴极阳极电解饱和食盐水反应原理思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源实验装置－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室（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－离子和气体不能通过)，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；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质阳极：镀层金属（纯铜板）阴极：待镀金属制品电镀液：①含有镀层金属的电解质（硫酸铜溶液）②电镀液浓度不变电镀铜3、铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。纯铜粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)阳极：Zn-2e-→Zn2+Fe-2e-→Fe2+Ni-2e-→Ni2+Cu-2e-→Cu2+ZnFeNiCuAgAu阴极:Cu2++2e-→Cu阳极泥思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液4、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2Na++2e-==2Na总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑通电电解熔融氯化钠制钠制取金属铝电解熔融状态的氧化铝阳极：6O2-－12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al总反应：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑通电冰晶石电解池小结与电源正极相连阳极阴极与电源负极相连发生氧化反应阳离子移向阴离子移向发生还原反应1、电源、电极、电极反应关系2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金练习1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。2、下列说法或实验现象的描述不正确的是（）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的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快D．与电源负极相连的是电解槽的阴极B例：在50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则：⑴若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化。⑵若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是⑶如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重g，阴极上的电极反应式是。不变1.28Zn－2e－＝Zn2+Cu2++2e－＝Cu例：如图：B为铜电极，A、C、D均为碳棒，已知通电后，E点变蓝，回答下列问题：(1)E点变蓝的原因：______________________________________________________(2)电源N为________极；(3)通电一段时间后，A、B、C、D电极上生成(或消耗)的物质的物质的量之比为________。在阳极失电子生成I2，淀粉遇I2变蓝色正2:2:4:1