电能转化为化学能电解 (2)PPT讲稿.ppt

电能转化为化学能电解第1页，共40页，编辑于2022年，星期日复习复习:1、电解质是指在、电解质是指在 _ 能够导电的化合物。能够导电的化合物。2、电离是指电解质在、电离是指电解质在_或或_ 状态下离解成状态下离解成_的过程。的过程。3、原电池是、原电池是 _ 的装置的装置。4、构成原电池的条件、构成原电池的条件:水溶液或熔融状态下水溶液或熔融状态下溶于水溶于水熔熔 融融自由移动离子自由移动离子把化学能转化为电能把化学能转化为电能两个电极两个电极 电解质溶液或熔融态电解质电解质溶液或熔融态电解质形成闭合回路形成闭合回路 自自发发生氧化还原反应发发生氧化还原反应第2页，共40页，编辑于2022年，星期日第3页，共40页，编辑于2022年，星期日第4页，共40页，编辑于2022年，星期日第5页，共40页，编辑于2022年，星期日第6页，共40页，编辑于2022年，星期日第7页，共40页，编辑于2022年，星期日联想质疑金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应生成氯化金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应生成氯化钠，同时放出大量的热。钠，同时放出大量的热。2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H=-822.3KJ/mol写出写出NaCl固体在常温下分解生成固体固体在常温下分解生成固体Na和和Cl2的热化学方程式。的热化学方程式。2NaCl(s)=2Na(s)+Cl2(g)H=822.3KJ/mol通常通过提供电能使上述反应发生，这个过程通常通过提供电能使上述反应发生，这个过程中电能转变为化学能，称为电解。中电能转变为化学能，称为电解。第8页，共40页，编辑于2022年，星期日钠的制备钠的制备钠的化学性钠的化学性质很活泼，质很活泼，这给钠的制这给钠的制取带来一定取带来一定的困难，目的困难，目前，世界上前，世界上金属钠的生金属钠的生产多数采用产多数采用电解熔融氯电解熔融氯化钠的方法化钠的方法。第9页，共40页，编辑于2022年，星期日电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠制制钠钠第10页，共40页，编辑于2022年，星期日交流与研讨：交流与研讨：1、通电前、通电前熔融的熔融的NaCl中有哪些微粒？如中有哪些微粒？如何运动？何运动？2、通电后、通电后a.外电路电子如何运动？外电路电子如何运动？b.熔融的熔融的NaCl中中Na+与与Cl+如何如何运动？运动？c.移动到两电极表面的移动到两电极表面的Na+与与Cl+将发生什么反应？将发生什么反应？第11页，共40页，编辑于2022年，星期日Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Cl-Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+通电前通电前NaCl Na+Cl-熔融熔融第12页，共40页，编辑于2022年，星期日(1)实验分析：实验分析：Na+Cl-分析熔融电解质中的离子情况分析熔融电解质中的离子情况通电前：通电前：阳离子：阳离子：阴离子：阴离子：做做无规则无规则运动运动通电后：通电后：(直流电直流电)Na+向向阴极阴极移动移动Cl-向向阳极阳极移动移动做做定向定向运动运动阳离子移向阴极，阴离子移向阳极阳离子移向阴极，阴离子移向阳极.第13页，共40页，编辑于2022年，星期日e-e-Na+Cl-I通电后通电后第14页，共40页，编辑于2022年，星期日 在电场的作用下，熔融的氯化钠中在电场的作用下，熔融的氯化钠中NaNa+和和Cl Cl-分别移向与电源的正极和负极相连的电分别移向与电源的正极和负极相连的电极极。发生的变化：发生的变化：与负极相连的电极表面：与负极相连的电极表面：Na+e-Na 与正极相连的电极表面：与正极相连的电极表面：2Cl-Cl2+2e-总反应：总反应：2NaCl 2Na +Cl2通电通电第15页，共40页，编辑于2022年，星期日 2NaCl 2Na+Cl2 通电通电2Cl-_ 2e-Cl22Na+2e-2Na总式：总式：阳极：阳极：阴极：阴极：(氧化反氧化反应应)(还原反应还原反应)(2)判断电极产物判断电极产物,书写电极反应书写电极反应:第16页，共40页，编辑于2022年，星期日1、电解的定义：、电解的定义：在直流电的作用下，电解质在两个电极在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解电解 在电解过程中，电源向反应体系提供电在电解过程中，电源向反应体系提供电能，电能转化为化学能而能，电能转化为化学能而“储存储存”在反应产在反应产物中物中第17页，共40页，编辑于2022年，星期日2 2、电解池：、电解池：将电能转化为化学能的装置叫做电解池将电能转化为化学能的装置叫做电解池CCCuCl2溶液溶液例如：例如：电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转与电源正极相连的电极与电源正极相连的电极上有气泡析出，与电源负上有气泡析出，与电源负极相连的电极上有红色物极相连的电极上有红色物质析出质析出第18页，共40页，编辑于2022年，星期日电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟第19页，共40页，编辑于2022年，星期日3、形成电解池的条件、形成电解池的条件eeCCCuCl2溶液溶液（2）与电源相连的两个电极）与电源相连的两个电极（3）、电解质溶液或熔化的）、电解质溶液或熔化的 电解质电解质（4）、形成闭合回路）、形成闭合回路4、电极的判断、电极的判断阴极：阴极：与电源负极相连，电子流入，发生还原反应与电源负极相连，电子流入，发生还原反应阳极阳极:与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应阴极阴极阳极阳极（1）外加直流电源）外加直流电源第20页，共40页，编辑于2022年，星期日电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移方离子的迁移方向向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应的电极的电极 电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应都是氧化还原反应5.原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较:第21页，共40页，编辑于2022年，星期日(1)写出以碳棒作电极电解写出以碳棒作电极电解氯化铜溶液的电极反应式氯化铜溶液的电极反应式阴极阴极 ：Cu2+2e Cu 6、电极反应的书写：、电极反应的书写：阳极阳极 ：2Cl 2eCl2CC总反应：总反应：CuCl2 Cu+Cl2 通电通电第22页，共40页，编辑于2022年，星期日(2)写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电极反应式及总反应极反应式及总反应阳极阳极 ：2Cl 2eCl2阴极阴极 ：2H+2e H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2 通电通电第23页，共40页，编辑于2022年，星期日分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子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阴阳两极附近有哪些离子第24页，共40页，编辑于2022年，星期日7、电解时离子放电顺序、电解时离子放电顺序、影响离子放电的因素：、影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子得失电子的能力离子的浓度离子的浓度、离子的放电顺序、离子的放电顺序阴极阴极:阳离子放电，得电子能力强先放电阳离子放电，得电子能力强先放电Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+阳极阳极:阴离子放电或电极放电，失电子能力强先阴离子放电或电极放电，失电子能力强先放电放电S2IBrCl OH含氧酸根离子含氧酸根离子 若阳极是金属若阳极是金属(金属活动顺序表金属活动顺序表Ag以前以前)，溶液中，溶液中的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。若阳极是惰性。若阳极是惰性(Pt、Au、石墨、石墨)，则放电顺序如下：，则放电顺序如下：第25页，共40页，编辑于2022年，星期日1、写出电极反应式、写出电极反应式 Cu（）。Cu（）。2、写出直流电源的电极名称、写出直流电源的电极名称 a:,b:.2H2H2e2e-H H2 2Cu-2eCu-2e-CuCu2+2+CuH2SO4 CuSO4H2电解负极负极 正极正极直流电源 Cu（）Cu（）ab稀硫酸溶液稀硫酸溶液第26页，共40页，编辑于2022年，星期日（3 3）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化 反应（反应（）（2 2）电解质溶液导电过程就是电解过程）电解质溶液导电过程就是电解过程(）1 1、判断、判断（1 1）电解、电离均需要通电才能实现（）电解、电离均需要通电才能实现（）巩固提高：巩固提高：第27页，共40页，编辑于2022年，星期日 2、在浸泡过碘化钾溶液和、在浸泡过碘化钾溶液和淀粉溶液的滤纸上，接上电源（如图）。淀粉溶液的滤纸上，接上电源（如图）。通电后，发现在通电后，发现在A处出现蓝色。处出现蓝色。（1）请写出）请写出A、B处的电极方程式和写出总反应处的电极方程式和写出总反应 A、，B、，总反应：总反应：。（2）若有）若有0.02mol电子流入电源正极，电子流入电源正极，理论上可产生理论上可产生 molH2。AB+2I2I-2e2e-=I=I2 22H2H+2e+2e-=H=H2 22KI+2H2KI+2H2 2O 2KOH+IO 2KOH+I2 2+H+H2 2电解0.010.01第28页，共40页，编辑于2022年，星期日二、电解规律的讨论：二、电解规律的讨论：(用用惰性电极惰性电极电解时电解时)C或或PtC或或Pt第29页，共40页，编辑于2022年，星期日、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，实质上是电解水。溶液时，实质上是电解水。如电解如电解H2SO4、HNO3NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：等溶液时其电极反应式为：阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2+2H2 电解 电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。原来的浓度，只需加入一定量的水即可。第30页，共40页，编辑于2022年，星期日、电解无氧酸溶液电解无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等时溶液等时 电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一通入一定量的定量的HCl气体气体)阳极：阳极：2Cl 2eCl2阴极：阴极：2H+2e H2 总反应：总反应：2HCl Cl2+H2 电解电解盐酸电解盐酸第31页，共40页，编辑于2022年，星期日、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解有一部分被电解，如电解，如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液溶液等。等。阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：2Cu2+4e2Cu总反应：总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4 电解 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。电解电解CuSO4溶液溶液:第32页，共40页，编辑于2022年，星期日、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。阳极阳极(C)：2Cl 2eCl2阴极阴极(C)：2H+2e H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电解第33页，共40页，编辑于2022年，星期日电解电解类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液pHpH变化变化 溶液复原溶液复原方法方法 物质类别物质类别 实例实例 水水电电解解含氧酸含氧酸H H2 2SOSO4 4 强碱强碱NaOH NaOH 活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶质质电电解解无氧酸无氧酸 HCl HCl 不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐 CuClCuCl2 2 溶质和溶质和水同时水同时电解电解活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐 NaClNaCl 不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐 CuSOCuSO4 4 3.3.电解质溶液用电解质溶液用惰性电极惰性电极电解的规律小结：电解的规律小结：阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O阴极：阴极：4H4H+4e+4e=2H=2H2 2阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e =Cl=Cl2 2阴极：阴极：4H4H+4e+4e=2H=2H2 2阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e=Cu=Cu阳极阳极2Cl2Cl-2e-2e=Cl=Cl2 2阴极：阴极：2H2H2 2O+2eO+2e=H=H2 2+2OH+2OH-阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O阴极：阴极：2Cu2Cu2+2+4e+4e=2Cu=2Cu减小减小增大增大不变不变增大增大增大增大减小减小H H2 2O OHClHClCuClCuCl2 2 HClHClCuOCuO第34页，共40页，编辑于2022年，星期日三三.其他问题的讨论：其他问题的讨论：1.电解后溶液中溶质的浓度变化电解后溶液中溶质的浓度变化 2.如何恢复原来的浓度如何恢复原来的浓度 3.电解后溶液电解后溶液PH值的变化值的变化 第35页，共40页，编辑于2022年，星期日例例1：某溶液中含有两种溶质：某溶液中含有两种溶质NaCl和和H2SO4，它，它们的物质的量之比为们的物质的量之比为3:1。用石墨做电极电解该。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是段。下列叙述不正确的是()A.阴极自始至终只析出阴极自始至终只析出H2 B.阳极先析出阳极先析出Cl2，后析出，后析出O2 C.电解最后阶段为电解水电解最后阶段为电解水 D.溶液溶液pH不断增大，最后为不断增大，最后为7D第36页，共40页，编辑于2022年，星期日例例2：用两支惰性电极插入：用两支惰性电极插入50mLAgNO3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(设电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体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积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：，电极上析出银的质量大约是：A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgB第37页，共40页，编辑于2022年，星期日四、电解原理的应用四、电解原理的应用1、铜的电解精炼、铜的电解精炼、粗铜所含的杂质、粗铜所含的杂质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 以粗铜为阳极，以纯以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，铜为阴极，以以CuSO4溶液溶液为电解液进行电解为电解液进行电解阳极：阳极：Zn 2eZn2+Fe2eFe2+Ni 2eNi2+Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCu第38页，共40页，编辑于2022年，星期日2、电镀、电镀、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层、概念：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。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第39页，共40页，编辑于2022年，星期日例：在例：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解极，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溶若两极均为铜片，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如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电在阴极上放电当电路中有当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重电子通过时，阴极增重 g，阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 。不变不变1.28Zn 2eZn2+Cu2+2eCu第40页，共40页，编辑于2022年，星期日