电解池金属的化学腐蚀与防护精选PPT.ppt
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1、关于电解池 金属的化学腐蚀与防护第1页,讲稿共51张,创作于星期二考试说明考试说明 1、了解电解池的工作原理,能写出电极反、了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电解总反应方程式。应和电解总反应方程式。2、理解金属发生电化学腐蚀的原因、金、理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。第2页,讲稿共51张,创作于星期二阳极阳极阴极阴极NaCl溶液溶液e-e-电子流向电子流向【知识回顾知识回顾】碳碳棒棒铁铁棒棒负极负极正极正极1、下图装置是否为原电池?、下图装置是否为原电池?电解池电解池2 2、碳棒和铁棒分别是什么极?、碳棒和铁棒分别是什么极
2、?3、电子的流向、电解质溶液中离子的流向如何?、电子的流向、电解质溶液中离子的流向如何?NaNa+、H H+阴极阴极ClCl-、OHOH-阳极阳极第3页,讲稿共51张,创作于星期二阳极阳极阴极阴极NaCl溶液溶液e-e-电子流向电子流向【知识回顾知识回顾】阳极:阳极:阳极:阳极:2Cl2Cl-2e-=Cl=Cl2 阴极:阴极:2H2H+2e-=H=H2 2(或或或或2H2H2 2O+2eO+2e-=H=H22+2OH-)+2OH-)氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应还原反应还原反应还原反应还原反应电解总反应电解总反应:2Cl-+2H2O2Cl2+H2+2OH-电解电解碳碳棒棒铁铁棒棒负极负极正极
3、正极4、电极反应、电极反应及电解池总反及电解池总反应如何?若在应如何?若在两极分别滴入两极分别滴入酚酞,有何现酚酞,有何现象?象?第4页,讲稿共51张,创作于星期二阳极阳极阴极阴极NaCl溶液溶液e-e-电子流向电子流向阳极:阳极:FeFe-2e-2e-=Fe=Fe2+阴极:阴极:阴极:阴极:2H2H+2e+2e-=H=H2 2(或或2H2 2O+2eO+2e-=H=H22+2OH-)+2OH-)氧化反应氧化反应还原反应还原反应还原反应还原反应电解总反应电解总反应:Fe+2H2OH2+Fe(OH)2电解电解铁铁棒棒碳碳棒棒负极负极正极正极【思考与交流思考与交流】若将铁棒及碳若将铁棒及碳棒的位置
4、交换,棒的位置交换,电极反应及电电极反应及电解池总反应又解池总反应又如何?有何现如何?有何现象?象?第5页,讲稿共51张,创作于星期二一、电解原理一、电解原理1、电解:、电解:2、电解池:、电解池:2)构成条件构成条件与与直流电源直流电源相连的相连的两个电极两个电极(活性或惰性)(活性或惰性)电解质电解质溶液或熔化的电解质溶液或熔化的电解质形成闭合回路形成闭合回路 使使电流电流通过通过电解质溶液电解质溶液(或熔化的电解质或熔化的电解质)而在而在阴阴阳两极阳两极发生发生氧化氧化还原反应还原反应的过程。的过程。1)定义:)定义:将将电电能能转转化化为为化化学学能能的的装装置置,它它是是一一个个非非
5、自自发发的氧化还原反应。的氧化还原反应。第6页,讲稿共51张,创作于星期二3 3、电极的判断与反应类型、电极的判断与反应类型阴极:阴极:阳极:阳极:与电源正极相连;电子流出与电源正极相连;电子流出阴离子阴离子移向该极,移向该极,失电子失电子,发生,发生氧化反应氧化反应。与电源负极相连,电子流入;与电源负极相连,电子流入;阳离子阳离子移向该极,移向该极,得电子得电子,发生,发生还原反应还原反应。第7页,讲稿共51张,创作于星期二4、电极产物的判断、电极产物的判断离子放电顺序离子放电顺序阴极阴极:阳离子放电阳离子放电,得电子能力强者先放电,得电子能力强者先放电Ag+(Fe(Fe3+3+)CuCu2
6、+2+HH+PbPb2+Sn2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+Al3+3+MgMg2+2+Na+CaCa+KK+阳极阳极:阴离子放电或活泼金属电极放电阴离子放电或活泼金属电极放电,失电子能力强失电子能力强者先放电者先放电(Pt、Au除除外外)金金属属电电极极 S S2-2-I I-BrBr-Cl-OH-NONO3 3-(等含氧酸根离子)等含氧酸根离子)等含氧酸根离子)等含氧酸根离子)F F-即金属越不活泼的对应阳离子越容易得电子;即金属越不活泼的对应阳离子越容易得电子;第8页,讲稿共51张,创作于星期二例例1:如图为以惰性电极进行电解:如图为以惰性电极进行电解:(1 1)写出)写出A A
7、、B B、C C、D D各电极上的电极方程式:各电极上的电极方程式:A.A.,B.B.,C.C.,D.D.。(2 2)在在A A、B B、C C、D D各各电电极极上上析析出出生生成成物物的的物物质质的的量量之之比为比为。第9页,讲稿共51张,创作于星期二小结:分析电解反应的一般思路:小结: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由阴阳两电极反应式,合并得总反应式由阴阳两电极反应式,合并得总反应式。(弱电解质的须保持分子形式)(弱电解质的须保持分子形式)判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序,判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序,根据根据阳极氧化、阴极还原阳极氧化
8、、阴极还原完成电极反应式。完成电极反应式。(注意得失电子守恒注意得失电子守恒)先电离先电离后电解后电解第10页,讲稿共51张,创作于星期二【练练1】某水溶液中含有等物质的量浓度的某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和和MgCl2,对该溶液以惰性电极进行电,对该溶液以惰性电极进行电解,分阶段写出电解反应的化学方程式。解,分阶段写出电解反应的化学方程式。第11页,讲稿共51张,创作于星期二练练2 2:如图所示,如图所示,X X、Y Y分别是直流电源的两极,通分别是直流电源的两极,通电后发现电后发现a a极板质量增加,极板质量增加,b b极板处有无色、无味气体放极板处有无色、无味气体放出。
9、符合这一情况的是附表出。符合这一情况的是附表中的(中的()a a极板极板 b b极板极板 X X电极电极 Z Z溶液溶液 A A 锌锌 石墨石墨 负极负极 CuSOCuSO4 4B B 石墨石墨 石墨石墨 正极正极 NaOHNaOHC C 银银 铁铁 正极正极 AgNOAgNO3 3D D 铜铜 石墨石墨 负极负极 CuClCuCl2 2 第12页,讲稿共51张,创作于星期二(09年安徽理综年安徽理综12)Cu2O是是一种半导体材料,基于绿色化一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取。学理念设计的制取。Cu2O的的电解池示意图如下,电解总电解池示意图如下,电解总反应:反应:2Cu+H2O=C
10、u2O+H2下列说法正确的是下列说法正确的是A石墨电极上产生氢气石墨电极上产生氢气B铜电极发生还原反应铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极铜电极接直流电源的负极D当有当有0.1mol电子转移时,有电子转移时,有0.1molCu2O生成。生成。体验高考体验高考第13页,讲稿共51张,创作于星期二第14页,讲稿共51张,创作于星期二1.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题:电源相连。请回答以下问题:(1)若若X、Y都
11、都是是惰惰性性电电极极,a是是饱饱和和NaCl溶溶液液,实实验验开开始始时时,同同时时在在两两边边各各滴滴入入几几滴滴酚酚酞酞溶溶液液,则则电解池中电解池中X电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为,在在X电极附近观察到的现象是电极附近观察到的现象是。Y电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为,检验该电极反应产物的方法是检验该电极反应产物的方法是。第15页,讲稿共51张,创作于星期二1.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池,装有电解液装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答
12、以下问题:相连。请回答以下问题:(2 2)如如要要用用电电解解方方法法精精炼炼粗粗铜铜,电电解解液液a a选选用用CuSOCuSO4 4溶液,则溶液,则X X电极的材料是电极的材料是,电极反应式为,电极反应式为。Y Y电极的材料是电极的材料是 ,电极反应式为,电极反应式为 。(说明:杂质发生的电极反应不必写出)(说明:杂质发生的电极反应不必写出)第16页,讲稿共51张,创作于星期二二、电解原理的应用:二、电解原理的应用:1、电解饱和、电解饱和NaCl溶液溶液(氯碱工业)(氯碱工业)两极材料:碳棒或其它惰性电极两极材料:碳棒或其它惰性电极NaCl=Na+ClH2O=H+OH阴极:阴极:阳极:阳极
13、:2Cl 2eCl22H+2eH22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2总反应:总反应:通电通电阳极产物和阴极产物能接触吗?阳极产物和阴极产物能接触吗?阳极产物阳极产物Cl2和阴极产物和阴极产物NaOH如何如何检验检验?阳极:阳极:使湿润的使湿润的KI淀粉试纸淀粉试纸变蓝变蓝。阴极:阴极:滴入酚酞,溶液滴入酚酞,溶液。变红变红离子交换膜离子交换膜1110第17页,讲稿共51张,创作于星期二氯碱工业氯碱工业离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱离子交换膜的作用是什么离子交换膜的作用是什么?。a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸;、防止氢气和氯气混合而引起爆炸;b、避免、避免Cl2和和NaOH反
14、应生成反应生成,而影响,而影响NaOH的产量。的产量。第18页,讲稿共51张,创作于星期二2、铜的、铜的电解精炼电解精炼粗铜:含杂质(粗铜:含杂质(Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)等)阳极:阳极:Zn2e=Zn2+Fe2e=Fe2+Ni2e=Ni2+Cu2e=Cu2+ZnFeNiCuAgAu阴极:阴极:阳极泥阳极泥思考:电解完后,思考:电解完后,CuSO4溶液的浓度有何变化?溶液的浓度有何变化?粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极阳极阴极阴极Cu2+2e =Cu基本不变,但变小。基本不变,但变小。第19页,讲稿共51张,创作于星期二3、电镀、电镀定义:定义:利用利用电解原理电解原理在某些金
15、属的表面镀上一薄层在某些金属的表面镀上一薄层其它其它金属金属或是或是合金合金的方法。的方法。电镀材料的选择:电镀材料的选择:阴极阴极镀件镀件(待镀金属制品待镀金属制品)阳极阳极镀层金属镀层金属电镀液电镀液含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液装置:装置:铜铜镀件镀件CuSO4溶液溶液阳极阳极阴极阴极(电镀铜)(电镀铜)阳极:阳极:阴极:阴极:Cu2e=Cu2+Cu2+2e =Cu电镀的特点:电镀的特点:电镀液的浓度基本不变。电镀液的浓度基本不变。阳极参加反应的电解,阳极参加反应的电解,第20页,讲稿共51张,创作于星期二4、电冶金、电冶金(冶炼活泼金属钠、镁、铝等)(冶炼活泼金属钠、镁、
16、铝等)制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。通直流电后,通直流电后,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结论:结论:电解法是冶炼金属的一种重要方电解法是冶炼金属的一种重要方 法,是法,是最强有力的氧化还原最强有力的氧化还原的手段。的手段。第21页,讲稿共51张,创作于星期二阳极:阳极:6O2-12e-=3O2阴极:阴极:4Al3+12e-=4Al通电通电总式:总式:2Al2O34Al+3O2冶炼铝冶炼铝原理原理:助熔剂:冰晶石(助熔剂:冰晶石(Na3AlF6:六氟合铝酸钠):六氟合铝酸
17、钠)阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用炼铝而不用AlCl3?4、电冶金、电冶金(冶炼活泼金属钠、镁、铝等)(冶炼活泼金属钠、镁、铝等)第22页,讲稿共51张,创作于星期二池型池型电解池电解池电镀池电镀池铜的精炼池铜的精炼池装置装置特征特征阳极阳极:惰性电极惰性电极阴极阴极:不一定是不一定是惰性电极惰性电极阳极阳极:镀层金属镀层金属(M)阴极:镀件阴极:镀件电镀液:含镀电镀液:含镀层金属离子层金属离子阳极阳极:粗铜粗铜阴极阴极:精铜精铜电解液电解液:CuSO4溶液溶液
18、电极电极反应反应阳极阳极:易放电的易放电的阴离子首先放电阴离子首先放电阴极阴极:易放电的易放电的阳离子首先放电阳离子首先放电阳极:阳极:Mne-=Mn+阴极:阴极:Mn+ne-=M阳极:阳极:Cu2e-=Cu2+阴极:阴极:Cu2+2e-=Cu电解质电解质溶液的溶液的浓度浓度改变改变不变不变基本不变基本不变电解池、电镀池、电解精炼池的比较电解池、电镀池、电解精炼池的比较第23页,讲稿共51张,创作于星期二练练1金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确
19、的是(已知:已知:氧化性氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应,其电极反应式:阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni22e=NiB电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后,溶液中存在的金属阳离子只有电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和和Zn2D电解后,电解槽底部的阳极泥中只有电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和PtD第24页,讲稿共51张,创作于星期二练练2某溶液中含有两种溶某溶液中含有两种溶质质NaCl和和H2SO4,它,它们们的物的物质质的量的量之比之比为为3 1.用石墨做用石墨做电电极极电电解解该该混合溶液混合
20、溶液时时,根据,根据电电极极产产物,物,可明可明显显分分为为三个三个阶阶段下列叙述不正确的是段下列叙述不正确的是()A阴极自始至阴极自始至终终只析出只析出H2B阳极先析出阳极先析出Cl2,后析出,后析出O2C电电解最后解最后阶阶段段为电为电解水解水D溶液溶液pH不断增大,最后不断增大,最后为为7D第25页,讲稿共51张,创作于星期二试写出以石墨为电极分别电解下列溶液的电极反应式试写出以石墨为电极分别电解下列溶液的电极反应式和电解总方程式:和电解总方程式:1、硫酸、硫酸、2、氢氧化钠、氢氧化钠、3、硫酸钠、硫酸钠4、硝酸银、硝酸银、5、硫酸铜、硫酸铜、6、氯化铜、氯化铜7、盐酸、盐酸8、氯化钠、
21、氯化钠9、硫化钾、硫化钾上述溶液电解过程中溶液的上述溶液电解过程中溶液的pH值值将如何变化?将如何变化?欲使上述溶液欲使上述溶液复原复原,应分别向上述电解后溶液中,应分别向上述电解后溶液中加入或通入何物质?加入或通入何物质?第26页,讲稿共51张,创作于星期二(1)电解时,只生成)电解时,只生成H2而不生成而不生成O2,则溶液的,则溶液的pH。(2)电电 解解 时时,只只 生生 成成O2而而 不不 生生 成成H2,则则 溶溶 液液 的的 pH 。(3)电解时,既生成)电解时,既生成H2又生成又生成O2,则实际为电解水。,则实际为电解水。若为酸性若为酸性pH,若碱性溶液,则溶液的若碱性溶液,则溶
22、液的pH,若为中性,则若为中性,则pH。(4)电解时,电解时,既不生成既不生成H2又不生成又不生成O2,即电解电解质。,即电解电解质。若若为酸性为酸性 pH ,若碱性溶液,则溶液的若碱性溶液,则溶液的pH ,若为中性,则若为中性,则pH 。增大增大减小减小减小减小增大增大不变不变小结:电解过程中溶液小结:电解过程中溶液pH的变化规律的变化规律增大增大减小减小不变不变第27页,讲稿共51张,创作于星期二练:练:从从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-、OH-六种离子六种离子中选取一些恰当的组成电解质,按下列要求进行中选取一些恰当的组成电解质,按下列要求进行电解。电解。(1)以碳棒为电极,使
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