电解原理及其应用.pptx
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1、电电解解原原理理及及其其应应用用夯实基础:夯实基础:一、电解原理二、电解类型三、电解原理应用四、金属的腐蚀与防护第1页/共63页探究实验一:实验步骤如图甲如图甲所示,将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中,观察现象。实验现象结论 无 现 象没有能自发进行没有能自发进行的原电池反应发生的原电池反应发生 甲装置不满足构成原电池的条件分析原因分析原因:甲甲第2页/共63页如图所示,将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接,浸入盛有CuCl2溶液的烧杯中,再接通12V直流电,观察现象。约35min后切断电源。CCCuCl2阴极阳极CuCl2溶液溶液探究实验二:阴极:阴极:C
2、u2+2e-=Cu阳极:阳极:2Cl-2e-=Cl2第3页/共63页电解氯化铜溶液的微观反应过程电解氯化铜溶液的微观反应过程ClClClClCu2+Cu2+CuCu2+2+、ClCl无规则运动无规则运动CuCu2+2+、ClCl定向运动定向运动ClClClClCu2+Cu2+CuCu2+2+、ClCl发生电子得失发生电子得失ClClClClCuCu阴阳两极上阴阳两极上生成生成CuCu、ClCl2 2Cl2Cl2ee+-+-+-第4页/共63页1.电解定义:电解定义:使直流电通过电解质溶液而在阴、使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应的过程。的过程。3.构成
3、电解池的条件:构成电解池的条件:.直流电源;直流电源;与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极!阴极!与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极!阳极!.阴、阳电极阴、阳电极.电极插入电解质溶液或熔融电解质;电极插入电解质溶液或熔融电解质;2.电解池:电解池:电能转变为化学能的装置。一、电解原理一、电解原理.闭合电路第5页/共63页考考你考考你判断下列装置是否属于电解池:CCCH3CH2OH玻璃棒玻璃棒稀稀H2SO4稀稀H2SO4 FeC稀稀H2SO4CCu稀稀H2SO4CuC第6页/共63页Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阴极阳极阳极CuCl2oooooo
4、ooooooooooooooooo电电解解氯氯化化铜铜溶溶液液e-e-4.电解池的工作原理:电解池的工作原理:电子流电子流动方向动方向电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极电解质溶液电解质溶液电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极第7页/共63页5.电解质溶液导电的实质:电解质溶液导电的实质:6.电解是电解是最强有力最强有力的氧化还原手段的氧化还原手段:电解质溶液导电的过程就是电解过程。能使不能自发进行的反应发生。第8页/共63页想一想想一想:在CuCl2溶液中,存在着四种离子:Cu2+、Cl-、H+和OH-。为什么只有Cu2+在得电子,Cl-在失电子呢?第9页/共63页放电顺序:放电顺序:氧化性
5、最强的离子先得电子氧化性最强的离子先得电子二、电解质溶液中的离子放电规律二、电解质溶液中的离子放电规律阴极:还原性渐弱氧化性渐强K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Fe3+Hg2+Ag+.K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au.(只在熔化状态下才放电)(浓度很大时排在H+前)(水溶液中只考虑此部分)上述顺序基本上与金属活动顺序一致,上述顺序基本上与金属活动顺序一致,即越活即越活泼的金属,其阳离子越难结合电子泼的金属,其阳离子越难结合电子,但,但FeFe3+3+氧化性氧化性较强,排在较强,排在CuCu2+2+
6、之前。之前。第10页/共63页活性阳极活性阳极 S2IBrClOH(水水)含氧酸根离子含氧酸根离子还原性最强的离子先失电子还原性最强的离子先失电子除Pt、Au、石墨外的金属电极阳极:分别以Fe和石墨为电极电解CuCl2溶液,写出电极反应方程式及总的反应方程式。练习:练习:(水溶液中只考虑此部分)第11页/共63页电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果:电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果: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 2H2O O2+2H2 电解电解阳极:阴极:考考你考考你Na2SO4 =2Na+SO42-H2O H+OH
7、-或或4H2O+4e-2H2+4OH-总反应:或或4H2O4e-2O2+4H+第12页/共63页 以碳棒为电极,电解下列溶液,写以碳棒为电极,电解下列溶液,写出电极反应式,并总结电解规律:出电极反应式,并总结电解规律:1.1.CuClCuCl2 2 HI HI2.2.NaNa2 2SOSO4 4、H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH3.3.NaCl KClNaCl KCl4.4.AgNOAgNO3 3 CuSO CuSO4 4动动手:第13页/共63页电解池与原电池有哪些异同:装置装置原电池电解池装置装置实例实例定义定义形成形成条件条件将将化学能化学能转变转变成成电能电能的装置的装置
8、将将电能电能转变成转变成化学能化学能的装置的装置活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路存在自发进行的氧化还原反应存在自发进行的氧化还原反应两电极接直流两电极接直流电源电源电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路第14页/共63页电解类型电解类型1.电解水型电解水型2.电解电解质型电解电解质型3.析氢生碱型析氢生碱型4.析氧生酸型析氧生酸型 电极为惰性电极且对象为电解质溶液!注:注:二、电解类型返回第15页/共63页 电解电解最高价含氧酸、强碱溶液、活泼金属的最最高价含氧酸、强碱溶液、活泼金属的最高价含氧酸盐溶液高价含氧酸盐溶液时,如电解时,如电解H
9、2SO4、NaOH、Na2SO4等等总反应:总反应:2H2O O2+2H2 电解电解 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 ,若要恢,若要恢复原来的浓度,只需加入一定量的复原来的浓度,只需加入一定量的 即可。即可。例如:例如:电解硫酸钠溶液电解硫酸钠溶液增大水1.电解水型电解水型返回阳极:阴极:4H2O+4e-2H2+4OH-4H2O4e-2O2+4H+第16页/共63页 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、不活泼金属的非含氧酸盐溶液的非含氧酸盐溶液,如电解,如电解HCl、CuCl2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
10、 ,若要恢,若要恢复原来的组成和浓度,需加入一定量的复原来的组成和浓度,需加入一定量的 (通入通入一定量的一定量的HCl气体气体)2Cl 2eCl22H+2e H2 2HCl Cl2+H2 电解电解减小溶质2.电解电解质型电解电解质型例如:例如:电解盐酸电解盐酸返回阳极:阴极:总反应:第17页/共63页电解电解活泼金属的非含氧酸盐溶液活泼金属的非含氧酸盐溶液时,电解质和时,电解质和水都有一部分被电解,如电解水都有一部分被电解,如电解NaCl、NaBr、KCl等等 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 ,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
11、入一定量的 。阳极阳极:4Cl 4e2Cl2阴极阴极:4H2O+4e-2H2+4OH-总反应:总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电解电解3.析氢生碱型析氢生碱型例如:例如:电解电解NaCl溶液溶液减小HCl返回第18页/共63页 电解电解不活泼金属的最高价含氧酸盐不活泼金属的最高价含氧酸盐时,电时,电解质和水都有一部分被电解,解质和水都有一部分被电解,如电解如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。阳极阳极:4H2O4e-2O2+4H+阴极:阴极:2Cu2+4e 2Cu总反应:总反应:2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4 电解电解 电解后原溶液中溶
12、质的质量分数电解后原溶液中溶质的质量分数 ,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 。4.析氧生酸型析氧生酸型例如:例如:电解电解CuSO4溶液溶液减小金属氧化物第19页/共63页类型类型实例实例电解对象电解对象电解质电解质浓度浓度pH电解质溶液复电解质溶液复原需加入的物原需加入的物质质电解电解水型水型H H2 2SOSO4 4NaOHNaOHNaNa2 2SOSO4 4电解电电解电解质型解质型HClHClCuClCuCl2 2放放O2生酸型生酸型CuSOCuSO4 4放放H2生碱型生碱型NaClNaClH2OH2OH2O增大增大增大增大增大增大减小减小
13、增大增大不变不变H2OH2OH2O电解质电解质电解质电解质电解质和水电解质和水电解质和水电解质和水减小减小减小减小生成新电生成新电解质解质-酸酸生成新电生成新电解质解质-碱碱增大增大减小减小增大增大氯化氢氯化氢氯化铜氯化铜氧化铜氧化铜氯化氢氯化氢第20页/共63页(1).电电解解时时,只只生生成成H2而而不不生生成成O2,则则溶溶液液的的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).电电解解时时,既既生生成成H2又又生生成成O2,则则实实际际为为电解水。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,则溶液的pH ,.
14、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电解过程中溶液pH的变化规律第21页/共63页考考你:1、(2008东北育才理综模拟)以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时间后取出电极,加入9.8g Cu(OH)2后溶液与电解前相同,则电解时电路中流过的电子为()A.0.1mol B.0.2molC.0.3mol D.0.4molD第22页/共63页2、在500mL 1.0molL1的CuSO4溶液中,阳极为100g Cu片,阴极为100g Zn片,通电一段时间后,立即取出电极,测得Zn片质量变为106.4g,此时剩余溶液中CuSO4的物质的量浓度为()A.0.25mol
15、L1B.0.8molL1C.1.0molL1 D.1.2molL1C返回第23页/共63页电电解解原原理理的的应应用用1.氯碱工业2.铜的电解精炼3.电镀电镀4.电冶金三、电解原理应用第24页/共63页现象:实验装置实验装置1.氯碱工业有气泡产生,能使湿润的淀粉KI溶液变蓝有气泡产生,滴加酚酞溶液变红2Cl-2e-=Cl22H2O+2e-=H2+2OH-电解电解2NaCl+2H2O =2NaOH+H2+Cl2阳极:阴极:总式:阳极:阴极:实验装置实验装置第25页/共63页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O(含少量(含少量NaO
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- 电解 原理 及其 应用
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