资源描述
专题专题1 1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化第三课时第三课时【实验【实验】阴极阴极阳极阳极电解电解CUCL2【复习回顾】：【复习回顾】：1.通电前溶液中有哪些离子？通电后这些离子如何移动？通电前溶液中有哪些离子？通电后这些离子如何移动？阳离子：阳离子：CuCu2+2+、 H H+ +； 阴离子：阴离子：ClCl- - 、 OHOH- -. .CuCu2+2+ H H+ +向阴极区移动；向阴极区移动； ClCl- - OH OH- -向阳极区移动向阳极区移动. .阴极和阳极如何确定？阴极和阳极如何确定？与电源正极相连的为阳极，与负极相连的为阴极与电源正极相连的为阳极，与负极相连的为阴极. .2.通电后两个电极上有何实验现象？通电后两个电极上有何实验现象？阳极：阳极： 产生气泡，有刺激性气味，并能使产生气泡，有刺激性气味，并能使 湿润湿润的的KI-KI-淀淀 粉试纸变蓝（粉试纸变蓝（ClCl2 2). ).阴极：阴极： 碳棒上有一层红色的铜析出碳棒上有一层红色的铜析出. .3.写出电极反应式和总反应式写出电极反应式和总反应式.阳极：阳极： 2Cl-2 e2Cl-2 e- - =Cl=Cl2 2 阴极：阴极： CuCu2+2+ 2e+ 2e- -=2Cu=2Cu CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2 电解总反应式：总反应式：4. CuCl2溶液的浓度如何变化？如何恢复成原溶溶液的浓度如何变化？如何恢复成原溶液？液？浓度降低浓度降低.加入加入CuCl2固体固体. 电解:CuCl2 Cu+Cl2 2Cl-2 e- =Cl2阴离子移向阳离子移向电子流向电子流向阳极阳极阴极阴极CuCl2溶液溶液e-e-氧化反应氧化反应还原反应还原反应电解Cu2+ 2e-=2Cu一、电解池的工作原理一、电解池的工作原理. .1. 1.电解：电解：使电流通过电解质溶液而在阴阳两极发生使电流通过电解质溶液而在阴阳两极发生氧化还原的过程氧化还原的过程.2. 2.电解池：电解池：借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置.3. 3.电子的流向：电子的流向： 电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极再从阳极流回电源正极.4. 4.离子定向移动的方向：离子定向移动的方向：阳离子运动到阳离子运动到 阴极阴极阴离子运动到阴离子运动到 阳极阳极5. 5.离子放电顺序离子放电顺序. .(2).(2).阳极：阳极：若为惰性电极，则阴离子放电，放电顺序为：若为惰性电极，则阴离子放电，放电顺序为：若为活性电极若为活性电极, ,则电极本身失去电子而放电则电极本身失去电子而放电. .因为活性电极的还原性大于一切的阴离子因为活性电极的还原性大于一切的阴离子. .(3).(3).阴极阴极: :1、用两支惰性电极插入、用两支惰性电极插入500mLAgNO3 溶液中，溶液中，通电电解。当电解液的通电电解。当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的，电极上析出银的质量大约是质量大约是 （ ） A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgBA 2、用石墨作电极电解、用石墨作电极电解 100mLH2SO4和和 CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体（标准状况下），原混合溶液中气体（标准状况下），原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A1mol/L B2mol/L C3 mol/L D4 mol/L1. 1.电解饱和食盐水电解饱和食盐水. .阴极阴极阳极阳极氢氢气气氯氯气气2Cl2Cl- - 2e- 2e- - = Cl= Cl 2 22H H + + 2e+ 2e- - = H= H2 2 2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2 + Cl+ Cl2 2 电解电解二、电解池的应用二、电解池的应用. .总反应式：总反应式：阳极:阴极阴极: :氯碱工业（离子膜法）氯碱工业（离子膜法）+精制饱和精制饱和NaClNaCl淡盐水淡盐水Cl2H2NaOHNaOH溶液溶液H H2 2O O含少量含少量NaOHNaOHClCl2H+OHNa+阳离子交换膜阳离子交换膜2 2、电镀、电镀概念：概念：应用电解原理在某些金属表面镀上应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。一层其它金属或合金的过程。电镀池形成条件电镀池形成条件+镀件镀件镀层金属镀层金属含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液镀件作阴极镀件作阴极镀层金属作阳极镀层金属作阳极含镀层金属阳离子含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液的盐溶液作电解液电镀的特点电镀的特点电镀液的组成及酸碱性基本保持不变电镀液的组成及酸碱性基本保持不变电镀铜原理电镀铜原理铜片铜片待镀件待镀件硫酸铜溶液硫酸铜溶液2. 2.电镀电镀. .阳极:阳极：阳极：镀层金属镀层金属. .电镀液：电镀液：含有镀层金属的含有镀层金属的 电解质电解质. .阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品. .Cu- 2eCu- 2e- - = Cu= Cu2+2+阴极阴极: :CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = Cu= Cu为了使镀层致密、坚固、光滑，还要采取一些措施：为了使镀层致密、坚固、光滑，还要采取一些措施：(1)镀件进行抛光和清洗，使镀件洁净、光滑；镀件进行抛光和清洗，使镀件洁净、光滑；(2)电镀液的离子浓度始终保持恒定，常将电镀液制电镀液的离子浓度始终保持恒定，常将电镀液制成络合物；成络合物；(3)电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压，电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压，使电镀液使电镀液pH在一定范围内。在一定范围内。 在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属离子等，物、重金属离子等， 减少电镀污染的途径：减少电镀污染的途径： (1)电镀废水经过处理，回收其中有用成分，把有电镀废水经过处理，回收其中有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到符合工业废水的排放标准毒有害物质的浓度降低到符合工业废水的排放标准.(2)改进电镀工艺改进电镀工艺,尽量使用污染少的原料尽量使用污染少的原料.如采用无如采用无氰电镀等氰电镀等阅读了解阅读了解3 3、铜的电解精炼、铜的电解精炼粗铜含的杂质粗铜含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液粗铜的精炼粗铜的精炼 粗铜做阳极，纯铜做阴极，粗铜做阳极，纯铜做阴极， CuSOCuSO4 4溶液做电解液溶液做电解液(3)(3)电极反应式电极反应式(4)(4)阳极上比铜不活泼的金属，沉积于阳极底阳极上比铜不活泼的金属，沉积于阳极底部，成为阳极泥，可以提炼金、银等贵重金属部，成为阳极泥，可以提炼金、银等贵重金属精铜电极精铜电极粗铜（含铁银）电极粗铜（含铁银）电极电解电解CUSOCUSO4 4 两极的现象：两极的现象：CuSOCuSO4 4 的浓度是否改变？为什么？的浓度是否改变？为什么？3. 3.电解精制铜电解精制铜. .Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+阳极:Fe-2eFe-2e- -= Fe= Fe2+2+阳极泥（银）阳极泥（银）阴极阴极: : CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = Cu= Cu阴极析出紫红色的铜，阳极析出绿色物质阴极析出紫红色的铜，阳极析出绿色物质. .不改变，由反应式可知不改变，由反应式可知.4. 4.冶炼金属冶炼金属. .(1).(1).电解熔融状态的氯化钠电解熔融状态的氯化钠. .阳极阳极: :2Cl 2Cl - - 2e2e- - = Cl= Cl2 2阴极阴极: :2Na2Na+ + + 2e+ 2e- - = 2Na= 2Na总反应式：总反应式：2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl) 2Na + Cl2 2 电解电解(2).(2).冶炼铝冶炼铝. .阳极阳极: :阴极阴极: :总反应式：总反应式：6O6O2- 2-12 e-12 e- - =3O=3O2 24Al4Al3+3+ + 12e + 12e- - =4Al=4Al通电通电2Al2Al2 2O O3 3 4Al+3O 4Al+3O2 2 电解熔融氯化钠制钠电解熔融氯化钠制钠铝铝 电电 解解 槽槽阳极阳极C电解质电解质钢壳钢壳烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料 还原剂 + 氧化剂 还原产物 + 氧化产物( (升价升价) )( (降价降价) )( (升价升价) )( (降价降价) )负极负极阳极阳极正极正极阴极阴极原电池、电解池的联系原电池、电解池的联系【小结】：【小结】：电解质溶液电解规律（惰性电极）电解质溶液电解规律（惰性电极） 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuCl2与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、 H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+练习练习 1.在在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解电极，通电电解(不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发)，则：，则：若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化溶质浓度将怎样变化 。若阳极为若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是是 。如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放在阴极上放电，当电路中有电，当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增电子通过时，阴极增重重 g，阴极上的电极反应式，阴极上的电极反应式是是 。不变不变0.32Zn 2eZn2+Cu2+ +2eCu2.以惰性电极电解以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生溶液，若阳极上产生的气体的物质的量为的气体的物质的量为0.0100 mol，则阳极上，则阳极上析出析出Cu的质量为的质量为( ) A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12g3.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为为:()A H22OH2H2O2e B O24H4e2H2OC H22H2e D O22H2O4e4OHBC4.某同学按右图所示的装置进行电解实验。某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A电解过程中，铜电电解过程中，铜电 极上有极上有H2产生产生 B电解初期，主反应电解初期，主反应方程式为：方程式为：Cu+H2SO4 CuSO4+H2 C电解一定时间后，电解一定时间后， 石墨电极上有铜析出石墨电极上有铜析出 D整个电解过程中，整个电解过程中，H的浓度不断增大的浓度不断增大BC原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较原电池原电池电解池电解池电极名称电极名称电极反应电极反应( (氧化氧化、还原反应还原反应) )能量转化形式能量转化形式实例实例( (化学方程反应化学方程反应) )负极：负极：较活泼的金属较活泼的金属正极正极：较不活泼的金属较不活泼的金属 ( (或能导电的非金属或能导电的非金属) )( (由电极本身性质决定由电极本身性质决定) )与电源正极连接的与电源正极连接的阴极：阴极：与电源负极与电源负极 连接的连接的( (由外加电由外加电源源决定决定) )负极：负极：氧化反应氧化反应,金属失电子金属失电子正极正极：还原反应还原反应,溶液中的阳离子得溶液中的阳离子得电子电子氧化反应氧化反应, ,溶液中的溶液中的阴阴离子离子( (或或金属电极金属电极) )得电子得电子阴极：阴极：还原反应还原反应, ,溶液中的阳离子得溶液中的阳离子得电子电子化学能转变为电能化学能转变为电能电能转变为化学能电能转变为化学能Zn-Cu-HZn-Cu-H2 2SOSO4 4 负极：负极：ZnZn2e2e- -ZnZn2+2+正极：正极： 2H2H+ +2e+2e- - H H2 2总反应式：总反应式： Zn Zn +2H+2H+ + ZnZn2+2+ H+ H2 2总总反应式：反应式：通电通电
展开阅读全文