高二讲课用电解池课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 电化学基础,第三节 电解池,第四章 电化学基础第三节 电解池,氢气,氧气,电解,电解水 ：,2 H,2,O 2 H,2,O,2,+,-,实验装置,氢气氧气,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,：把,电能,转变为,化学能,的装置，又称电解槽。,3,、构成,：,直流,电源、,两个电极插入电解质,溶液,中，形成闭合回路,注意：,导电过程就是电解过程。,阴极材料不参与电解反应；,与电源正极相连,-,阳极,与电源负极相连,-,阴极,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,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,CuCl,2,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,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,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,CuCl,2,溶液中 ，再接通,12,V,直流,电,观察现象。约35,min,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。,Cl,2,Cu,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,播放, 1.如图乙所示，将两根石墨棒分别跟直流,原理分析,：,阴极：,阳极：,电解,CuCl,2,溶液的化学反应方程式：,通电前，,Cu,2,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,Cl,2,Cu,2,2e,Cu,CuCl,2,= Cu,Cl,2,定向,Cu,2,阴极,Cl,-,阳极,通直流电,或电解,CuCl,2,是强电解质且易溶于水，在水溶液中,生成,Cu,2,和,Cl,。,CuCl,2,Cu,2,2Cl,电离,原理分析： 阴极：通电前，Cu2和Cl在水里,阴极,阳极,2 Cl,-,- 2e,-,= Cl,2,(,氧化反应,),Cu,2+,+ 2e,-,= Cu,(,还原反应,),总反应：,CuCl,2,Cu +Cl,2,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,阴极阳极2 Cl- - 2e- = Cl2 Cu2+ +,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,Pt,、,Au,）,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根,F,4,、放电顺序：,金属阳极如果是,活性电极,先放电，离子后放电,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2,+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,注：电镀时通过控制条件，,Fe,2+,和,Zn,2,+,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。,阴极(还原反应)：氧化性强的阳离子先得电子阳极(氧化反应),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,(,先电离,),(,后电解,),16,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,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。,4.,电解反应是一个氧化还原反应，是被外界强迫发生的反应一般形式为：,弱氧化剂,+,弱还原剂,=,强氧化剂,+,强还原剂,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。,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,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,-,= 2H,2,O+O,2,阴极,2Cu,2+,+4e,-,= 2Cu,总反应式,2Cu,2+,+2H,2,O=2Cu+4H,+,+O,2,电解,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,阴极,阳极,氧气,氢,气,阳极,(OH,-,SO,4,2-,):,4OH,-,- 4e,-,= 2H,2,O+O,2,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,H,2,SO,4,阴极,(H,+,),:,4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,变大,变,小,加,H,2,O,2H,2,O = 2H,2,+O,2,通电,第一组：电解,H,2,SO,4,阴极阳极氧气氢阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e,阴极,阳极,氧气,氢,气,阳极,(OH,-,):,4OH,-,- 4e,-,= 2H,2,O+O,2,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,NaOH,阴极,(H,+,Na,+,),:,4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,变大,变,大,加,H,2,O,2H,2,O = 2H,2,+O,2,通电,第二组：电解,NaOH,阴极阳极氧气氢阳极(OH- ): 4OH- 4e- =,阴极,阳极,氧气,氢,气,阳极,(OH,-,SO,4,2-,):,4OH,-,- 4e,-,= 2H,2,O+O,2,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,Na,2,SO,4,阴极,(H,+,Na,+,),:,4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,变大,不,变,加,H,2,O,2H,2,O = 2H,2,+O,2,通电,第三组：电解,Na,2,SO,4,阴极阳极氧气氢阳极(OH- SO42-): 4OH- 4e,阴极,阳极,氢气,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,HCl,阳极,(Cl,-,OH,-,) :,2Cl,-,-2 e,-,=Cl,2,阴极,( H,+,),：,2H,+,+ 2e,-,= H,2,减小,增,大,通入,适量,HCl,第四组：电解,HCl,溶液,2,HCl Cl,2, + H,2,电解,氯气,阴极阳极氢气实例电极反应,阴极,阳极,氯,气,铜,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,CuCl,2,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,阳极,:,(Cl,-,OH,-,) :,2Cl,-,-2 e,-,=Cl,2,阴极,(Cu,2+,H,+,),：,Cu,2+,+ 2e,-,=Cu,减小,增,大,加适量,CuCl,2,晶体,第五组：电解,CuCl,2,阴极阳极氯铜实例电极反应,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,-,= Cl,2,阴极,(Na,+,H,+,):,2,H,+,+ 2e,-,= H,2,减小,增,大,通入适量,HCl,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+H,2,+Cl,2,电解,第六组：电解NaCl阴极阳极氢氯气实例电极反应,阴极,阳极,氧,气,铜,实例,电极反应,浓度,PH,值,复原,Cu,SO,4,阴极,(Cu,2+,H,+,):,2Cu,2+,+ 4e,-,=2Cu,减小,加适量,CuO,固体,第七组：电解,CuSO,4,阳极,(SO,4,2-,OH,-,) :,4OH,-,- 4e,-,= 2H,2,O+O,2,减,小,2CuSO,4,+,2H,2,O 2,Cu +,O,2,+2H,2,SO,4,电解,阴极阳极氧铜实例电极反应,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,H,2,SO,4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na,2,SO,4,无氧酸,HCl,阳极,:4OH,-,-,4e-,=,O,2,+2H,2,O,产物为,O,2,和,H,+,阴极,:4H,+,+ 4e,-,=,2H,2,产物为,H,2,和,OH,-,减小,增大,不变,H,2,O,阳极,:2Cl,-,-,2e-,=,Cl,2,阴极,:2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl,2,阳极,:2Cl,-,-,2e,-,=,Cl,2,阴极,:Cu,2+,+2e,-,=,Cu,增大,CuCl,2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极,:2Cl,-,-,2e,-,=,Cl,2,阴极,:2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO,4,阳极,:4OH,-,-,4e,-,=,O,2,+2H,2,O,阴极,:2Cu,2+,+4e,-,=,2Cu,减小,CuO,电解质溶液用惰性电极电解的示例： 电解举 例电极,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,-,=Fe,2+,阴极,(Na,+,H,+,):2H,+,+ 2e,-,= H,2,Fe+2H,2,O=Fe(OH),2,+H,2,电解,活泼(除PtAu外)金属做阳极：例：铁做阳极电解氯化钠溶液阳,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,-,= Cl,2,阴极：,2H,+,+ 2e,-,= H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH +Cl,2,+H,2,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,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,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,电解饱和食盐水反应原理思考: 在U型管里装入饱和食盐水，,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH,溶液,精制饱和,NaCl,溶液,H,2,O,（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,+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水NaOH溶液,（,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,（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽氯碱工业:离子交换膜法制,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：,含有镀层金 属的电解质（硫酸铜溶液）,电镀液浓度不变,电镀铜,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,高二讲课用电解池课件,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,(Zn Fe Ni Ag Au,等,),阳极,：,Zn -2e,-, Zn,2+,Fe -2e,-, Fe,2+,Ni,-2e,-, Ni,2+,Cu -2e,-,Cu,2+,Zn Fe Ni,Cu,Ag Au,阴极,:,Cu,2+,+ 2e,-, Cu,阳极泥,思考：电解完后，,CuSO,4,溶液的浓度有何变化？,CuSO,4,溶液,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,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,-,= Cl,2,阴极：,2Na,+,+ 2e,-,= 2Na,总反应：,2NaCl(,熔融,),2Na + Cl,2,4、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的制取金,电解熔融氯化钠制钠,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：,6O,2,-,12e,-,= 3O,2,阴极：,4Al,3,+,+ 12e,-,= 4Al,总反应：,2Al,2,O,3,(,熔融,),4Al + 3O,2,冰晶石,制取金属铝电解熔融状态的氧化铝阳极：6O 2- 12e-,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,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,练习,1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,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,2、下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）B,例：在,50mL 0.2mol/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：,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 。,若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是,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,1.28,Zn,2e,Zn,2+,Cu,2+,+2e,Cu,例：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电不变,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,I,2,，淀粉遇,I,2,变蓝色,正,2:2:4:1,例：如图：B为铜电极，A、C、D均为碳棒，已知通电后，E点变,以,H,+,、,K,+,、,Cu,2+,、,Cl,-,、,NO,3,-,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,CuSO,4,，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,、,KNO,3,CuO,、,CuCO,3,【,能力训练,1】,KCl,、,KNO,3,、,HCl,、,HNO,3,以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组,【,能力训练,2】,用惰性电极电解含有,0.1mol CuCl,2,和,0.1mol NaBr,混合溶液，电路中共,0.4 mol,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：,Cu,2+,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,0.05molCuBr,2,继续通过,0.1mol,电子时： 电解,0.05molCuCl,2,再通过,0.1mol,电子时： 电解,0.1molNaCl,最后通过,0.1mol,电子时：电解,0.05molH,2,O,【能力训练2】 用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2,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,a g,此时两极的质量差为,( ),A.,只能为,a g,B.,只能为,2a g,C.,可能为,a g,，也可能为,2a g,D.,只可能为,a /2 g,C,【,能力训练,3】,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，,