《电解原理及其应用》PPT课件.ppt

,电化学初步,原电池原理,依据反应：Zn+2H+=Zn2+H2Zn片:Zn-2e-=Zn2+发生氧化反应，电子流出，作负极。Cu片:2H+2e-=H2发生还原反应，电子流入，作正极。,以氧化还原反应为依据，使氧化与还原反应分别在设置的两个极上进行，从而在两极间产生电流的装置，即将化学能转化为电能的装置叫原电池。,原电池原理：,原电池原理,一旦形成原电池，其氧化还原反应的速率比没有形成原电池时要快得多金属的电化腐蚀。,问：实验室制H2用纯锌好还是用含杂质锌好？铁为什么在潮湿的空气中更容易生锈？轮船在江河中行驶与在海水中行驶哪个更容易被腐蚀？,问：白铁(镀锌铁)与马口铁(镀锡铁)哪种铁器易生锈？分别写出在酸性溶液和中性溶液中发生电化腐蚀的两极反应方程式。,问：如何利用下列反应制一个化学电池：Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2，指出两极材料，写出两极反应方程式。,问：盛有CuSO4溶液的烧杯中插入铁片，若要使铁片上析出铜而铁片不溶解，可采用的方法是；若要使铁片溶解但铜不在铁片上析出，可采用的方法是。,插入锌片和铁片相连组成原电池,插入比铁不活泼的电极和铁片相连组成原电池,问：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连组成原电池，a、b相连时a为负极，c、d相连时，电流由d流向c，a、c相连时，c表面产生大量气泡，b、d相连时，d极发生氧化反应，这四种金属活动性由强到弱的顺序是()A、abcdB、acdbC、cabdD、bdca,B,原电池原理,问：下列事实不能用电化学理论解释的是()A、轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B、铝片不必用特殊方法保存C、纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液，可以加快反应速率D、镀锌铁比镀锡铁耐用,B,问：把铁棒和锌棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，当电路中有0.2mol电子通过时，下列质量变化正确的是()A、正极增加6.5gB、负极减少6.5gC、负极减少5.6gD、负极增加6.4g,B,原电池原理,家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是A4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3B2Fe2H2OO22Fe(OH)2C2H2OO24e-OHDFe3e-Fe3,D,问：把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞溶液的表面皿中，如图所示：最先可在A极观察到酚酞变红。则A极是正极还是负极？代表锌还是铁？如果用电流计测得电流强度为50mA,则1小时后,溶解锌片多少克?,原电池原理,问：如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（）A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液,原电池原理,D,填空：将铂电极插入KOH溶液中，在两极分别通入甲烷和氧气设计成的燃料电池，则通甲烷的铂电极为极，电极反应为负极：，正极：；总：。电池工作时溶液的pH值将。,负,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,4H2O+2O2+8e-=8OH-,CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,变小,原电池原理,电解原理电解池,(1)通电前溶液中存在哪些离子？这些离子是如何运动的？(2)接通直流电后，原来的离子运动发生了怎样的改变？,演示：电解CuCl2溶液,电解原理电解池,(3)有关离子在两极发生了什么样的反应？(4)根据两极上的反应，总的反应方程式是怎样的？(5)讨论电子的流向？,阳极：2Cl-2e-Cl2(氧化反应)阴极：Cu2+2e-Cu(还原反应),电源负极电解池阴极电解质溶液电解池阳极电源正极,电解原理电解池,电子从电源负极流出，流向电解池的阴极，阴极附近的Cu2+在阴极得电子被还原为铜，溶液中的阴阳离子定向移动，阳极附近的Cl-在阳极失电子被氧化为氯原子。氯原子结合形成氯气分子，失去的电子从阳极流回电源的正极，从而形成了闭合电路。,使电流通过电解质溶液（或熔融液）而引起氧化还原反应的过程叫做电解这种借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是将电能转变为化学能的装置，叫做电解池或电解槽。,*电解与电解池,原电池与电解池,电能转化为化学能化学能转化为电能,反应不自发，可以是两个活性相同的电极,反应自发，必须是两个活性不同的电极,连接电源的正极，作为阳极(与材料无关),相对活泼的金属作为负极,连接电源的负极，作为阴极(与材料无关),相对不活泼的金属或石墨作为正极,阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移,阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移,相同点：两个电极、电解质溶液形成闭合回路。不同点：电解池有外电源，原电池无需外电源。,原电池与电解池,(1)指出四个电极的名称；(2)写出四个电极反应；并指明是氧化反应还是还原反应；(3)在外电路标出电子流动方向及电流方向。,原电池与电解池,原电池电解池,负极正极阳极阴极,Zn极：负极，Zn-2e-=Zn2+，发生氧化反应Cu极：正极，Cu2+2e-=Cu，发生还原反应Fe极：阴极，Cu2+2e-=Cu，发生还原反应C极：阳极，2Cl-2e-=Cl2，发生氧化反应,常见电解类型,一、惰性电极和离子放电(得、失电子)顺序：,惰性电极：指石墨、Pt、Au作电极，电极本身不参加电解反应。,阴极上：阳离子得到电子的能力：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+(H2O)Zn2+Fe2+H+(酸)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+,阳极上：阴离子失去电子的能力：F-含氧酸根OH-Cl-Br-I-S2-,用Pt做电极电解下列物质，写出各电极反应：盐酸；硫酸溶液；NaOH溶液；NaCl溶液；CuCl2溶液；Na2SO4溶液；CuSO4溶液；熔融NaCl；等物质的量浓度的FeCl3溶液与CuBr2溶液等体积混合；等物质的量浓度的AgNO3溶液与CuCl2溶液等体积混合。,常见电解类型,一、惰性电极和离子放电(得、失电子)顺序：,阴极上：阳离子得到电子的能力：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+(H2O)Zn2+Fe2+H+(酸)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+,阳极上：阴离子失去电子的能力：F-含氧酸根OH-Cl-Br-I-S2-,1、无氧酸溶液(如盐酸)，不活泼的金属无氧酸盐水溶液(如CuCl2溶液)电解时，电解质本身的阴阳离子都放电，电解质溶液浓度减小。盐酸电解一段时间后溶液的pH值_，电解过程中_极区的pH值首先_；,增大,阴增大,常见电解类型,一、惰性电极和离子放电(得、失电子)顺序：,阴极上：阳离子得到电子的能力：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+(H2O)Zn2+Fe2+H+(酸)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+,阳极上：阴离子失去电子的能力：F-含氧酸根OH-Cl-Br-I-S2-,2、含氧酸的溶液，可溶性碱的溶液，活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，就是水的电解。则原溶液的浓度增大。硫酸溶液电解一段时间后，溶液的pH值_，NaOH溶液电解一段时间后，溶液的pH值_，Na2SO4溶液电解一段时间后，溶液的pH值_。,减小增大不变,常见电解类型,一、惰性电极和离子放电(得、失电子)顺序：,阴极上：阳离子得到电子的能力：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+(H2O)Zn2+Fe2+H+(酸)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+,阳极上：阴离子失去电子的能力：F-含氧酸根OH-Cl-Br-I-S2-,3、活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)溶液电解时，阴极有H2析出，同时伴随着_极区呈碱性；阳极则往往析出非金属单质如X2。,阴,常见电解类型,一、惰性电极和离子放电(得、失电子)顺序：,阴极上：阳离子得到电子的能力：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+(H2O)Zn2+Fe2+H+(酸)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+,阳极上：阴离子失去电子的能力：F-含氧酸根OH-Cl-Br-I-S2-,4、比氢不活泼的金属或中等活泼性的金属含氧酸盐(如CuSO4、ZnSO4)溶液电解时，则阴极析出金属，阳极得到氧气，阳极区pH值_。,减小,下列说法是否正确？电离和电解都需要在直流电场的作用下进行。电离是电解的前提，没有电离就不会有电解。电解质溶液的导电过程就是电解的过程，在电解质导电过程中必然发生氧化还原反应。电解NaCl和酚酞混合溶液时，阳极区酚酞变红。原电池负极和电解池阴极一样发生氧化反应。电解池的阴阳极完全由外接电源决定，原电池的正负极由电极材料决定。电解Na2SO4溶液时，阴极区的pH值增大，阳极区的pH值减小，最终溶液总的pH值不变。电解盐酸一段时间后，要恢复电解液浓度，只要向其中加入一定量的水。,用惰性电极电解NaCl溶液一段时间后，要恢复原电解质溶液，应该加入()A、NaCl固体B、H2OC、HClD、盐酸,C,用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，要恢复原电解质溶液，应该加入()A、胆矾晶体B、无水硫酸铜C、氢氧化铜D、氧化铜,D,将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为()A、1:2:3B、3:2:1C、6:3:1D、6:3:2,D,实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应:今若制得Cl20.050mol,这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是()molA、0.025B、0.050C、0.10D、0.20,C,常见电解类型,二、非惰性电极：1、非惰性电极是指除Pt.Au外的常见金属如Fe.Zn.Cu.Ag等材料作电极。2、非惰性电极作阴极时一定不会参加电解反应，而非惰性电极作阳极时一定会失去电子被氧化。,欲使下图中Cu极变细而Cu极变粗，应怎样连接电源及选择电解质溶液？写出两极反应方程式。,CuSO4,若粗铜中含有比铜活泼的金属杂质如Zn.Fe等，两极反应是怎样的？,若粗铜中含有比铜不活泼的杂质如Ag.Au.C等，两极反应是怎样的？,电解应用_铜的精炼,电解应用_铜的精炼,因为在同一个电解体系中，阳极失去的电子应等于阴极得到的电子，所以铜的溶解速率应与阴极上铜的沉积速率应基本一致。,电解应用_电镀,欲应用电解原理在二件铁制器皿上分别镀上铜和锌，请分别给出两个电解装置图。,小结电镀装置：用镀件作阴极，被镀金属作阳极，用含被镀金属阳离子的电解质溶液作电解液。,电镀液中经常加入一些盐类，其作用是什么？,电化学练习,3.依据氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺回答下列问题：,在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为,与电源负极相连的电极附近，溶液pH（选填：不变、升高或下降）,工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质。精制过程中发生反应的离子方程式为、；,如果粗盐中SO42-含量较高，必须添加钡试剂除去SO42-，该钡试剂可以是（选填a、b、c）。a.Ba(OH)2b.Ba(NO3)2c.BaCl2,电化学练习,为了有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入试剂的合理顺序为（选填a、b、c）。a.先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂b.先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3c.先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3,