电解池的工作原理及应用--上课xiao教学提纲.ppt

电解池的工作原理及应用-上课xiao一、电解的原理一、电解的原理讨论：讨论：1、熔融的、熔融的NaClNaCl中存在的微粒中存在的微粒是什么？它们处于怎样的状态？是什么？它们处于怎样的状态？2 2、接通电源后，熔融氯化钠、接通电源后，熔融氯化钠 中中NaNa+和和ClCl-各向哪个方向各向哪个方向 移动？移动？NaNa+和和ClCl-将发生将发生 什么变化？什么变化？正极正极负极负极e-e-Na+Cl-熔融熔融NaCle-石墨石墨石墨石墨III阳极阳极阴极阴极电电解解原原理理2Cl-2e-Cl2氧化反应氧化反应2Na+2e-2Na还原反应还原反应总式：总式：2NaCl 2Na+Cl2 通电通电电解：电解：让让直流电直流电通过通过电解质溶液或熔融的电解质电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应 的过程。的过程。电解池电解池:借助氧化还原反应，把借助氧化还原反应，把电能电能转化为转化为化学能化学能的的 装置装置.1、定义、定义一、电解的原理一、电解的原理电解池中，电解质溶液的导电过程就是电解过程电解池中，电解质溶液的导电过程就是电解过程阳极阳极阳极阳极阴极阴极阴极阴极(1)(1)(1)(1)通电前，氯化铜溶液里主要通电前，氯化铜溶液里主要通电前，氯化铜溶液里主要通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运存在哪些离子？这些离子的运存在哪些离子？这些离子的运存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？动情况怎样？动情况怎样？动情况怎样？(2)(2)(2)(2)通电后，这些离子的运动情通电后，这些离子的运动情通电后，这些离子的运动情通电后，这些离子的运动情况有什么改变？况有什么改变？况有什么改变？况有什么改变？(3)(3)(3)(3)当离子定向运动到电极表面当离子定向运动到电极表面当离子定向运动到电极表面当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？写出上时，发生了什么变化？写出上时，发生了什么变化？写出上时，发生了什么变化？写出电极反应。电极反应。电极反应。电极反应。P19P19活动与探究：在活动与探究：在U U形管中加入了饱和氯化铜溶形管中加入了饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极；接通电源，会有何现象？液，用石墨棒作电极；接通电源，会有何现象？石墨棒上石墨棒上覆盖有覆盖有红色红色物质物质 Cu Cu 2+2+2e2e-CuCu（还原反应）（还原反应）有气泡，有气泡，刺激性气味，刺激性气味，湿润的碘化钾湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝 2Cl-2e-=Cl2（氧化反应）（氧化反应）总反应：总反应：CuCl2=Cu+Cl2 通电通电CuCl2=Cu2+2Cl-H+H+H+H+OH-OH-OH-OH-H2O OH-+H+想一想：想一想：H H+和和 OH OH-为什么没有参与电解？为什么没有参与电解？想一想：想一想：CuCl CuCl2 2溶液中除了溶液中除了CuCu2 2、ClCl-，还有什么离子？，还有什么离子？阴极阴极阳离子得到阳离子得到电子电子 发生还原反应，根据氧化性强弱发生还原反应，根据氧化性强弱Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸）（酸）Fe2+Zn2+H+（水）（水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极阳极阴离子失去电子阴离子失去电子 发生氧化反应，根据还原性强弱发生氧化反应，根据还原性强弱 S2IBrClOH 其它含氧酸根离子其它含氧酸根离子F-电解时离子放电顺序电解时离子放电顺序（MgAg）活性电极活性电极 （1 1）在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阴极移动，向阳极移动。向阳极移动。在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。阳极方程式：阳极方程式：;（2 2）在阴极，由于）在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大，浓度增大，PHPH 。阴极方程式：阴极方程式：。2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+P20交流与讨论交流与讨论电解原理的应用电解原理的应用总化学方程式：总化学方程式：;总离子方程式总离子方程式:.(3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_ _ ，两极极板上都，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？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阴极附近的溶液无色变为红色阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KIKI淀粉试淀粉试 纸变蓝色。纸变蓝色。(二二)离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱1 1、装置、装置阳极：阳极：金属钛网金属钛网(涂有涂有钛钌等氧化物钛钌等氧化物)阴极：阴极：碳钢网碳钢网(涂有镍涂有镍涂层涂层)阳离子交换膜：阳离子交换膜：只允只允许阳离子通过，阻止许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。阴离子和气体通过。阴极室产物：阴极室产物：NaOHNaOH、H H2 2阳极室产物：阳极室产物：ClCl2 2+-精制精制饱和食盐水饱和食盐水水水(含少量含少量NaOH)Cl2 H2NaOH溶液溶液淡盐水淡盐水Na+想一想、做一做：想一想、做一做：若以若以铜和石墨为电极铜和石墨为电极,电解硫酸溶液，电解硫酸溶液，情况会如何？并写出电极反应式。情况会如何？并写出电极反应式。（1）阳极：石墨）阳极：石墨 阴极：铜阴极：铜4OH-4e-=2H2O+O24H+4e-=2H22H2O=2H2+O2通电通电总反应：总反应：（2）阳极：铜）阳极：铜 阴极：石墨阴极：石墨Cu-2e-=Cu2+4H+4e-=2H2用活泼性电极作阳极，电极本身被氧化溶解。用活泼性电极作阳极，电极本身被氧化溶解。用铜作电极电解硫酸铜溶液用铜作电极电解硫酸铜溶液阳极阳极:Cu-2e-=Cu2+阴极阴极:Cu2+2e-=Cu用与阳极相同金属元素离子的盐溶液做电解液，用与阳极相同金属元素离子的盐溶液做电解液，则电解过程中，电解液的成分和浓度均保持不则电解过程中，电解液的成分和浓度均保持不变。变。铜的电解精炼铜的电解精炼二、电解原理的应用二、电解原理的应用电解精炼铜电解精炼铜阳极泥：阳极泥：相对不活泼的金属如相对不活泼的金属如:Ag、Au等以等以单质的形式沉积在电解槽底单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥形成阳极泥电解精炼铜原理：电解精炼铜原理：粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：Au、Ag、Pt不溶解，而以单不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；质沉积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变的浓度基本不变,但变小。但变小。Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Cu 2e-=Cu2+Cu2+2e-=Cu如果，将阳极换成银的话，电解过程变吗？如果，将阳极换成银的话，电解过程变吗？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 铜铜镀层金属镀层金属银银含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液 硝酸银硝酸银+、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、电镀的特点阳极本身参加电极反应阳极本身参加电极反应浓度保持不变浓度保持不变小结小结1 1：分析电解反应分析电解反应(用惰性电极时用惰性电极时)的一般思的一般思路：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、阴极还原以及氧化性、根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，还原性强弱判断反应的离子先后，最后分析得出产物最后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溶质和水溶质和水阴阳相吸阴阳相吸三、电解规律三、电解规律(用惰性电极电解时用惰性电极电解时)、电解、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液溶液溶液溶液时，如电解时，如电解H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、NaOHNaOH、NaNa2 2SOSO4 4等等溶液时其电极反应式为：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电解后溶液中溶质的质量分数 ，若，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的要恢复原来的浓度，只需加入一定量的 即可。即可。实质：电解水实质：电解水解析例如：电解硫酸钠溶液例如：电解硫酸钠溶液增大增大水水思考思考?在硫酸钠溶液中有如下电离：在硫酸钠溶液中有如下电离：H H2 2O O H H+OH+OH Na2SO4 2 2Na+SO4 2离子放电的顺序离子放电的顺序阳离子阳离子阴离子阴离子H+Na+OHSO424OH4e2H2O+O24H+4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2+2H2 电解阳极阳极：阴极：阴极：、电解、电解无氧酸溶液无氧酸溶液(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无氧酸盐溶液，如电解盐酸、，如电解盐酸、CuClCuCl2 2溶液等溶液等 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的的 (通入一定量的通入一定量的HClHCl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 电解电解电解盐酸电解盐酸实质：电解质本身被电解实质：电解质本身被电解减小减小溶质溶质、电解、电解不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都时，电解质和水都有一部分被电解，如电解有一部分被电解，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 电解后原溶液中溶质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物金属氧化物。电解电解CuSO4溶液溶液、电解、电解活泼金属的无氧酸盐溶液活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水时，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电解后原溶液中溶质的质量分数减小减小，若要恢，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 电解电解电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-与与区：区：如如CuSO4、AgNO3：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+无氧酸溶液无氧酸溶液无氧酸溶液无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液、不活泼金属的无氧酸盐溶液、不活泼金属的无氧酸盐溶液、不活泼金属的无氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐活泼金属的含无氧酸盐溶液活泼金属的含无氧酸盐溶液活泼金属的含无氧酸盐溶液活泼金属的含无氧酸盐溶液与与区：区：如如CuCl2、HCl电解本身型电解本身型与与区：区：如如NaCl放氢生碱型放氢生碱型放氧生酸型放氧生酸型与与区：区：如如Na2SO4、H2SO4、NaOH电解水型电解水型阳极阳极阴极阴极电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移离子的迁移方向方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反应能否自发反应能否自发 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小结小结3：原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较:P21不自发不自发,需要电源需要电源自发，自己当电源自发，自己当电源【巩固【巩固【巩固【巩固练习练习练习练习】1 1、在外界提供相同电量的条件下，、在外界提供相同电量的条件下，、在外界提供相同电量的条件下，、在外界提供相同电量的条件下，CuCu2+2+或或或或AgAg+分别按分别按分别按分别按CuCu2+2+2e+2e-Cu Cu或或或或AgAg+e+e-Ag Ag在电在电在电在电极上放电，若析出铜的质量为极上放电，若析出铜的质量为极上放电，若析出铜的质量为极上放电，若析出铜的质量为1.92g1.92g，则析出，则析出，则析出，则析出AgAg的质量为的质量为的质量为的质量为 （）A A、1.62g1.62g B B、6.48g6.48g C C、3.24g3.24g D D、12.96g12.96g2 2、用惰性电极电解、用惰性电极电解、用惰性电极电解、用惰性电极电解M(NOM(NO3 3)x x的水溶液，当阴的水溶液，当阴的水溶液，当阴的水溶液，当阴极上增重极上增重极上增重极上增重agag时，在阳极上同时产生时，在阳极上同时产生时，在阳极上同时产生时，在阳极上同时产生bLbL氧气（标氧气（标氧气（标氧气（标况），从而可知况），从而可知况），从而可知况），从而可知MM的相对原子质量为（的相对原子质量为（的相对原子质量为（的相对原子质量为（）A A、B B、C C、D D、B BC C3、如图所示装置，指出、如图所示装置，指出A、B池的名称、电池的名称、电极名称、电极反应式、二池极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。值的变化情况。4 4、下图的装置中，、下图的装置中，a a、b b都是惰性电极，通电一段时间后，都是惰性电极，通电一段时间后，b b极附近溶液呈红色，下列说法正确的是（极附近溶液呈红色，下列说法正确的是（）A A、X X是负极，是负极，Y Y是正极是正极 B B、PtPt电极上发生的反应为：电极上发生的反应为：2H2H2H2H2 2 2 2O O O O -4e 4e 4e 4e-=O=O=O=O2 2 2 2+4H+4H+4H+4H+C C、CuCu电极的质量减轻电极的质量减轻 D D、a a极上最先产生的气体为极上最先产生的气体为ClClClCl2 2 2 2NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液CuSO4溶液溶液 BDBD5、以、以A、B两根石墨电极电解足量的硝酸两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液，通电银溶液，通电t分钟，在分钟，在B极收到极收到11.2L标标况下气体，此后将电源反接，以相同的电况下气体，此后将电源反接，以相同的电流强度通电流强度通电t/2分钟。问：（分钟。问：（1）A、B分别分别是什么极？（是什么极？（2）电源反接后）电源反接后A、B电极质电极质量如何变化？（量如何变化？（3）若溶液体积为）若溶液体积为10L，则通电则通电t/2分钟时的氢离子浓度？分钟时的氢离子浓度？含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水 以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产H2NaOH湿氯气湿氯气湿氢气湿氢气液碱液碱Cl2阴极阴极阳极阳极阴极阴极提示：提示：精精制制食盐水食盐水 由于粗盐中含有泥沙、由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？泥沙泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-NaNa+、Cl Cl-、MgMg2+2+、Ca Ca2+2+、FeFe3+3+、引入引入BaBa2+2+Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略过量略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略过量略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+.Ba2+略过量略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+,Mg2+适量适量HCl溶液溶液调节调节PH 除除CO32-、OH-电解原理的应用电解原理的应用电冶金电冶金由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像NaNa、CaCa、MgMg、AlAl这样活泼的金属，电解法几乎是唯一这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。可行的工业方法。1、钠的冶炼、钠的冶炼 电解熔融的电解熔融的NaCl阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2 电解原理的应用电解原理的应用电冶金电冶金2、铝的冶炼、铝的冶炼 电解熔融的电解熔融的Al2O3烟罩烟罩阳极阳极C电解质电解质熔融态铝熔融态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒耐火材料耐火材料阴极阴极C阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al阳极：阳极：6O2-12e-=3O2总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2铝电解槽铝电解槽作业：作业：1、作业本一节、作业本一节2、课后练习、课后练习1-5（上交）（上交）此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢