电解池原理及其应用课件

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,*,电解池原理及其应用,电解池原理及其应用,1,【复习目标】,1、掌握电解池的概念及原理,2、学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌握常见离子放电的规律。,【复习重点】,电解池的概念及原理,【复习目标】【复习重点】,2,一、电解池原理,1.定义：,(1),直流电源,(2)电解质溶液或熔融电解质,(3),固体电极材料（活性或惰性）,电能转化为化学能的装置为电解池.,2.构成,3.电极名称：,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,一、电解池原理1.定义：(1)直流电源,3,练习：判断下列装置属于电解池的是（）,Cu,6、7,练习：判断下列装置属于电解池的是（）Cu6、7,4,4.,电子、离子,定向移动方向及反应,电子由负极流向阴极，由阳极流回正极,电解池,必发生,得电子的,还原反应,必发生,失电子的,氧化反应,4.电子、离子定向移动方向及反应电子由负极流向阴极，由阳极流,5,通电前，溶液中有哪些离子？,运动情况如何？,思考,3.当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？,2.通电后，离子的运动情况有什么改变？,CuCl,2,=Cu,2+,+2Cl,-,H,2,O,H,+,+OH,-,阳离子：,Cu,2+,、H,+,移向阴极,阴离子：,Cl,-,、OH,-,移向阳极,无规则动,定向运动,氧化还原反应,通电前，溶液中有哪些离子？运动情况如何？思考3.当离子定向移,6,4、指出该装置中电解池的阴阳极，,写出电极反应式及总反应的化学方,程式。,5、,在CuCl,2,溶液中有自由移动的Cu,2+,、Cl,-,、H,+,、OH,-,，为什么只有Cu,2+,、Cl,-,得失电子，而H,+,、OH,-,却不能或很难在两极上得失电子呢？在阴、阳极上，离子的放电顺序又是怎样的？,阳极：2Cl,-_,2e-,=Cl,2,阴极：Cu,2+,+2e,-,=Cu,总反应：CuCl,2,Cl,2,+Cu,4、指出该装置中电解池的阴阳极，5、在CuCl2溶液中有自由,7,5.离子放电顺序及电解产物的判断,活泼金属阳极,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,含氧酸根,（,1）阳极上（氧化反应）,(2)阴极上（还原反应）,无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：,上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但Fe,3+,氧化性较Cu,2+,强。,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,Al,3+,Mg,2+,Na+Ca,2+,K,+,5.离子放电顺序及电解产物的判断活泼金属阳极S2-I-,8,完成下列溶液的电极反应,(以石墨为电极电解),（1）NaOH溶液：,（2）HCl溶液：,知识反馈,完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解)（1）NaOH溶液,9,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,NaOH溶液,阳极,:,4OH,-,_,4e,-,=,2H,2,O+O,2,阴极:,4H,+,+4e,-,=,2H,2,变大,变,大,加,H,2,O,阳极C,阴极C,氧气,氢,气,NaOH,溶液,2H,2,O 2H,2,+O,2,电解,实例电极反应 浓度复原,10,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,HCl,溶液,阳极：2Cl,-,-2 e,-,=Cl,2,阴极：2H,+,+2e,-,=H,2,减小,增大,HCl,2 HCl H,2,+Cl,2,电解,阳极C,阴极C,氯气,氢,气,盐酸,溶液,实例电极反应 浓度复原HC,11,例题：,从H,+,、Cu,2+,、Na,+,、Cl,-,、SO,4,2-,五种离子中选出两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，用电解质的化学式填空（使用惰性电极电解）,（1）,电解过程中溶液的pH增大的有,_ （2）电解过程中溶液的pH减小 的有,（3）,电解过程中溶液的pH不变的有,。,电解时有何规律？请小结,NaCl、,HCl,CuSO,4,、H,2,SO,4,Na,2,SO,4,例题：从H+、Cu2+、Na+、Cl-、SO42-五,12,（1）电解时，只生成H,2,而不生成O,2,，则溶液的pH,。,（2）电解时，只生成O,2,而不生成H,2,，则溶液的pH,。,（3）电解时，既生成H,2,又生成O,2,，则实际为电解水。,若为酸性 pH,，,若碱性溶液，则溶液的pH,，,若为中性，则pH,。,增大,减小,减小,增大,不变,6.电解过程中溶液pH的变化规律,（1）电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH,13,练 习：下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是 (),AX是正极，Y是负极,BX是负极，Y是正极,CCuSO,4,溶液的PH值逐渐减小,DCuSO,4,溶液的PH值不变,a,X Y,b,Pt,Cu,CuSO,4,溶液,NaCl和酚酞溶液,AC,练 习：下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，,14,练习:,(2004广东、广西)PH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的PHa，则该电解质可能是（）,A.NaOH B.H,2,SO,4,C.AgNO,3,D.Na,2,SO,4,A,练习:(2004广东、广西)PH=a的某电解质溶液中，,15,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阴阳离子放电顺序及阳极氧化、阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,小结,分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阴阳离子放,16,想一想？,如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。,阴极某铁制品,阳极金属银,电镀液含有硝酸银的溶液,阳极：,Ag,-,e,-,=,Ag,+,阴极：Ag,+,e,=,Ag,溶液中离子浓度不变,想一想？如果要在某铁制品表面镀上一层银，,17,（一）电镀,1、定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,2、目的：,4,、电镀的特点：,3、电镀材料的选择：,阴极镀件,电镀液含有镀层金属离子的溶液,阳极镀层金属,使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。,1）,阳极本身参加电极反应,2）,电解质溶液的浓度保持不变,二、电解池原理的应用,（一）电镀1、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其,18,（二）铜的电解精炼,阳极：,Cu,-,2e,-,=Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=,Cu,杂质比铜活泼的Zn、Ni、Fe等：,Zn,-2e,-,=,Zn,2+,Ni-2e,-,=Ni,2+,Fe,-2e,-,=,Fe,2+,活泼性在铜之后的银、金等：,还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。,电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。,（二）铜的电解精炼阳极：Cu-2e-=Cu2+阴极：,19,(,三）氯碱工业,（,1）,在NaCl溶液中,NaCl电离出,，H,2,O电离出,。,通电后，在电场的作用下，,向阴极移动，,向阳极移动。,在阳极，由于,容易失去电子，被氧化生成,。,阳极方程式：,;,（2）在阴极，由于,容易得到电子被还原生成,使H,2,O 电离向右移动，因此阴极,浓度增大 PH,。,阴极方程式：,。,Na,+,、Cl,-,H,+,、OH,-,Cl,-,、OH,-,Cl,-,Cl,2,H,+,H,2,OH,-,增大,Na,+,、H,+,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,2H,+,+2e,-,=H,2,Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H,20,总化学方式：,;,总离子方程式,:,.,(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：,_,，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色.,NaOH,2,H,Cl,O,H,2,NaCl,2,2,2,2,电解,+,+,+,OH,2,H,Cl,O,H,2,Cl,2,2,2,2,电解,+,+,+,总化学方式：,21,练习：,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Fe,2+,Ni,2+,Cu,2+,）,A阳极发生还原反应，其电极反应式：,Ni,2+,+2e,=Ni,B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Fe,2+,和,Zn,2+,D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt,D,练习：金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、P,22,三、电极产物的判断和电极反应式的书写,1电解时电极产物的判断,三、电极产物的判断和电极反应式的书写1电解时电极产物的判断,23,2电极反应式的书写,(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。,(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。,(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电反应。,2电极反应式的书写,24,例题：,下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4,溶液,。,回答下列问题：,(1)写出A管中发生反应的反应式：,_,_；,(2)写出B管中发生反应的反应式：,_,_ 。,2H,2e=H,2,4OH,4e,=2H2O,O2,例题：下图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液。回答下,25,练习,C,练习C,26,四、电解类型及有关电解的计算,1.以惰性电极电解电解质溶液的规,四、电解类型及有关电解的计算1.以惰性电极电解电解质溶液的规,27,四、电解类型及有关电解的计算,1.以惰性电极电解电解质溶液的规,四、电解类型及有关电解的计算1.以惰性电极电解电解质溶液的,28,2.电解计算的类型和方法,（电子守恒原理的应用）,(1)计算类型,电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。,(2)解题方法,根据电子守恒法计算：,用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。,根据总反应式计算：,先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。,四、电解类型及有关电解的计算,2.电解计算的类型和方法（电子守恒原理的应用）四、电解类型及,29,例题：,(2010德州模拟)在如图所示的装置中，若通入直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g，试回答：,(1)电源电极X为_极。,(2)pH变化：A_，B_，C_。(填“增大”、“减小”或“不变”),(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。,(4)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。,【答案】,(1)负(2)增大减小不变 (3)0.025 mol/L(4)13,例题：(2010德州模拟)在如图所示的装置中，若通入直流电,30,练习:,用两只惰性电极插入100mLCuSO,4,溶液中，通电电解。当溶液的pH值由60下降到20(电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量（）,16 mg 32 mg 64 mg 128mg,练习:用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，通电电解,31,四,、,达标检测,1、下列叙述中不正确的是 （）,A电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应,B原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流