《电解原理的应用》好.ppt

电解反应实例 通电 通电 通电 通电 写出电解饱和食盐水的电极反应 阴极 阳极 总反应方程式 2H 2e H2 2Cl 2e Cl2 NaOH 1 电解池 把电能转化为化学能的装置 电解池 电解 使直流电通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程 叫做电解 与电源正极相连 阳极 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 阴极 2构成电解池的条件 是电能转变为化学能的装置 直流电源 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 与电源相连的两极 电解质溶液或熔融电解质 形成闭合回路 3 电解池的工作原理 阴极 阳极 4 电子的流向 电子从电源的负极流到电解池的阴极 再从阳极流回电源正极 注 电子只在导线上移动 不能在溶液中移动 5 溶液中离子移动的方向 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 惰性电极与活性电极 惰性电极 铂 金 石墨 仅仅导电 不参与反应活性电极 除铂 金外的金属 既可以导电 又可以参与电极反应 电解氯化铜溶液微观模拟 电解CuCl2溶液 分析 1 溶液中存在哪些离子 通电后向哪个方向移动 2 分析闭合开关后 外电路的电子移动 想一想阴极的电子给了谁 从阳极流出的电子来自于谁 试写两极反应时 现象 与电源负极相连石墨 阴极 有红色物质出 与电源正极相连石墨 阳极 有使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体放出 阳极 Cl OH 阴极 Cu2 H 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu 总反应式 氧化反应 还原反应 电极产物反思 为什么不是氧气呢 为什么不产生氢气呢 说明 得失电子的能力不同 失电子能力 Cl OH 得电子能力 Cu2 H 放电能力 放电次序 离子放电顺序 1 电解池阴极 阳离子放电能力 得电子能力 逐渐增强 K Ca2 Na Mg2 Al3 H 水中 Zn2 Fe2 Pb2 H 酸中 Cu2 Hg2 Ag 2 电解池阳极 FeCuAg等金属 Cl OH 含氧酸根 阴离子放电 失电子 能力 逐渐减弱 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 阴阳两极附近有哪些离子 思考 实验派 经过反复 多次 精确的实验测定 证明电解氯化铜溶液时pH值的变化如下图曲线 1 电解前氯化铜溶液的pH值处于A点位置的原因是什么 2 实验派 的实验结论是 该观点的理由是 从化学原理上加以简述 随着电解的进行 溶液的pH下降 生成的氯气溶于水使溶液酸性增强 氯化铜为强酸弱碱盐 铜离子水解使溶液呈酸性 二 电解原理的应用 一 氯碱工业 1 原理 Fe 阴极放电能力 H Na 电极反应 C 阳极放电能力 Cl OH 电极反应 2Cl 2e Cl2 总反应离子方程式 2H2O 2e H2 2OH 2Cl 2H2O Cl2 H2 2OH 通电 离子交换膜法电解原理 2 食盐水的精制 1 精制的要求 除去粗盐中的Ca2 Mg2 Fe3 SO42 2 精制的原因 a 防止制得的成品烧碱中混有杂质 b 防止电解过程中产生Mg OH 2等难溶性杂质 堵塞石棉隔膜孔隙 1 在NaCl溶液中 NaCl电离出 H2O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H2O电离向右移动 因此阴极浓度增大PH 阴极方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Na Cl H OH Cl OH Cl Cl2 H H2 OH 增大 Na H 氯碱工业 离子交换膜法制烧碱 总化学方程式 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 Cl2 Cl Cl H2 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 阳极室 阴极室 2 避免生成物H2和Cl2混合 因为 1 避免Cl2接触NaOH溶液会反应 使产品不纯 反应方程式 第一个问题 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 混合遇火或遇强光爆炸 解决方法 使用离子交换膜 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 1 生产设备名称 阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜 只允许阳离子通过 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Cl2和H2混合而引起爆炸b 避免Cl2与NaOH反应生成NaClO影响NaOH的产量 提示 第二个问题 精制食盐水 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 粗盐的成份 泥沙 Ca2 Mg2 Fe3 SO42 杂质 会与碱性物质反应产生沉淀 损坏离子交换膜 精制食盐水 杂质的除去过程 粗盐水 含少量Ca2 Mg2 精制盐水 Zn2 二 铜的电解精炼 阳极 Cu 2e Cu2 阴极 Cu2 2e Cu 杂质比铜活泼的Zn Fe等 Zn 2e Fe 2e Fe2 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 精炼铜 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 粗铜含杂质 ZnFeNiAgAu等 请设计一装置图 标明电极材料 电解质溶液 纯铜 粗铜 阳极 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 ZnFeNiCuAgAu 阴极 Cu2 2e Cu 阳极泥 问 电解完后 CuSO4溶液的浓度有何变化 略 CuSO4溶液 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 Ag e 阴极 Ag e Ag 三 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 四 电冶金 1 制取金属钠 电解熔融氯化钠 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2Na 2e 2Na 总反应 2 制取金属铝 电解熔融氧化铝 阳极 6O2 12e 3O2 阴极 4Al3 12e 4Al 总反应 注意 反应过程中使用冰晶石 Na3AlF6 作为熔剂 使Al2O3在较低的温度下熔化 例1 2007上海 某学生设计了一个 黑笔写红字 的趣味实验 滤纸先用氯化钠 无色酚酞的混合液浸湿 然后平铺在一块铂片上 接通电源后 用铅笔在滤纸上写字 会出现红色字迹 据此 下列叙述正确的是A 铅笔端作阳极 发生还原反应B 铂片端作阴极 发生氧化反应C 铅笔端有少量的氯气产生D a点是负极 b点是正极 D 祝你成功 例2 如图装置 用离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱 若X电极材料为金属钛网 表面有氧化物涂层 Y电极材料为碳钢网 阳离子交换膜只允许阳离子通过 而阻止阴离子和气体通过 分别收集两极产生的气体并通入淀粉KI溶液中 请回答下列问题 能使淀粉KI溶液变蓝的是 填 a 或 b 气体 其X极的电极反应式为 Y极的电极反应式为 总反应的化学方程式为 a 2Cl Cl2 2e 2H 2e H2 2 2007年高考上海化学卷 电解 某学生设计了一个 黑笔写红字 的趣味实验 滤纸先用氯化钠 无色酚酞的混合液浸湿 然后平铺在一块铂片上 接通电源后 用铅笔在滤纸上写字 会出现红色字迹 据此 下列叙述正确的是 A 铅笔端作阳极 发生还原反应 B 铂片端作阴极 发生氧化反应 C 铅笔端有少量的氯气产生 D a点是负极 b点是正极 D 练习 分析下图 哪个是原电池 哪个是电解池 1 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2 100mL浓度为2mol L的盐酸跟过量的锌片反应 为加快反应速率 又不影响生成氢气的总量 可采用的方法是 A 加入适量的6mol L的盐酸B 加入数滴氯化铜溶液C 加入适量蒸馏水D 加入适量的氯化钠溶液3 下列关于铜电极的叙述 正确的是 A 铜锌原电池中铜是正极B 用电解法精炼粗铜时 铜作阳极C 在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D 电解稀硫酸制H2 O2时 铜作阳极 4 A B C是三种金属 根据下列 两个实验 确定它们的还原性强弱顺序为 将A与B浸在稀硫酸中用导线相连 A上有气泡逸出 B逐渐溶解 电解摩尔浓度相同的A C盐溶液时 阴极上先析出C 使用惰性电极 A A B CB B C AC C A BD B A C 5 在原电池和电解池的电极上所发生的反应 属于氧化反应的是 A 原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应6 下列描述中 不符合生产实际的是 A 电解熔融的氯化钠制取金属钠 用铁作阳极B 电解法精炼粗铜 用纯铜作阴极C 电解饱和食盐水制烧碱 用涂镍碳钢网作阴极D 在镀件上电镀锌 用锌作阳极 7 右图是电解CuCl2溶液的装置 其中c d为石墨电极 则下列有关的判断正确的是 A a为负极 b为正极B a为阳极 b为阴极C 电解过程中 氯离子浓度不变D 电解过程中 d电极质量增加 8下列说法错误的是 A 由电能转化为化学能的装置叫电解池B 在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极C 在电解池中通电时 电子从电解池的阴极流出 并沿导线流回电源的负极D 电解池中阴极发生还原反应 阳极发生氧化反应 9 下列关于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 用锌片做阳极 铁片做做阴极 电解氯化锌溶液 铁片表面出现一层锌C 把铜片插入三氯化铁溶液中 在铜片表面出现一层铁D 把锌粒放入盛有盐酸的试管中 加入几滴氯化铜溶液 气泡放出速率加快 10 能用电解原理说明的问题是 D 电解是把电能转变成化学能电解是把化学能转变成电能电解质溶液导电是化学变化 金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应 通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时 必将导致氧化还原反应的发生A B C D 11 A B C D四种金属 将A和B用导线连接后 浸在稀硫酸中 在A上放出氢气 而B逐渐溶解 当电解有A和C两种金属的可溶性盐溶液时 阴极先析出C 把D放入B的硝酸盐溶液中 则D表面上有B析出 这四种金属的还原性由强到弱的顺序是CA A B C DB D C B AC D B A CD D B C A 小结 三 电解池及原电池的应用 金属的防护 1 金属腐蚀快慢的判断 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐蚀措施的腐蚀 同一种金属的腐蚀 强电解质 弱电解质 非电解质 2 金属的防护方法 改变金属内部结构 覆盖保护层 电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲负极的正极保护法 小结 四 原电池电解池的应用 可充电电池 阴极 正极 放电 原电池 充电 电解池 负极 阳极 2008年高考海南卷 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容 为研究铁锈蚀的影响因素 某同学做了如下探究实验 序号内容实验现象1常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮2常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮3常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗4将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗5将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗6将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面灰暗程度比实验5严重 回答以下问题 1 上述实验中发生了电化学腐蚀的是 填实验序号 在电化学腐蚀中 负极反应是 正极反应是 2 由该实验可知 可以影响铁锈蚀速率的因素是 3 为防止铁的锈蚀 工业上普遍采用的方法是 答两种方法 解析 工业上铁的锈蚀主要是电化学腐蚀 发生电化学腐蚀的条件是 活性不同的两极材料 电解质溶液 形成闭合回路 影响锈蚀速度的因素有 环境的温度 湿度 电解质存在 O2的浓度等 实验条件为有氧 为吸氧腐蚀 负极 Fe 2e Fe2 正极 O2 2H2O 4e 4OH 保护钢铁不被腐蚀的措施 外加保护层如 涂漆 搪瓷 电镀 表面钝化 油脂等 改变钢铁的内部结构 冶炼不锈钢 在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属如锌 使活泼金属被氧化 而钢铁被保护 答案 1 3 4 5 6负极 Fe 2e Fe2 正极 O2 2H2O 4e 4OH 2 温度 湿度 电解质存在 O2的浓度 3 外加保护层如 涂漆 搪瓷 电镀 表面钝化 油脂等 改变钢铁的内部结构 冶炼不锈钢 原电池和电解池知识总结比较表 较活泼金属做负极 阴极 连接电源负极的一极 负极发生氧化反应 阳极氧化 阴极还原 负极流向正极 阳极流向阴极 化学能变为电能 电能变为化学能 小结2