电解池的工作原理及应用精选课件.ppt

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1、关于电解池的工作原理及应用第一页，本课件共有49页复习：复习：Cl2在工业上如何制取？在工业上如何制取？电解池的工作原理及应用电解池的工作原理及应用第二页，本课件共有49页2H+2e-=H2（还原反应）（还原反应）2Cl-2e-=Cl2（氧化反应）（氧化反应）有气泡有气泡滴加酚酞滴加酚酞溶液溶液红色红色有气泡，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 电解饱和食盐水电解饱和食盐水电2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 第三页，本课件共有49页 电解质溶液导电是阴、阳离子的定电解质溶液导电是阴、阳离子的定向移动，其导电过程在电极上发生了向移动，其

2、导电过程在电极上发生了化化学学变化。变化。此过程即为此过程即为电解电解的过程的过程电解：在电解：在直流电直流电的作用下，在两极上分别的作用下，在两极上分别 发生氧化反应和还原反应的过程。发生氧化反应和还原反应的过程。第四页，本课件共有49页一、电解池一、电解池1、定义：、定义：把把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置2、电解池的构成、电解池的构成(1)(1)外加直流电源外加直流电源(2)(2)与电源相连的两个电极与电源相连的两个电极 电源正极电源正极阳极阳极,电源负极电源负极阴极阴极(3)(3)电解质溶液或熔化的电解质电解质溶液或熔化的电解质 (4)(4)形成闭合回路形成闭合回路第五页

3、，本课件共有49页在电解池中，电子和离子是怎样移动的？在电解池中，电子和离子是怎样移动的？e-：电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电源正极电源正极 离子：离子：阳离子阳离子阴极阴极阴离子阴离子阳极阳极3、电子和离子的移动方向、电子和离子的移动方向第六页，本课件共有49页按图所示，在按图所示，在U形管中加入了饱和氯化铜溶液，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？用石墨棒作电极；接通电源，会有何现象？试一试：试一试：第七页，本课件共有49页石墨棒上石墨棒上覆盖有覆盖有红色红色物质物质 Cu 2+2e-Cu（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

4、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 通电通电第八页，本课件共有49页CuCl2=Cu2+2Cl-H+H+H+H+OH-OH-OH-OH-H2O OH-+H+想一想：想一想：H+和和 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：CuCl2溶液中除了溶液中除了Cu2、Cl-，还有什么离子？还有什么离子？第九页，本课件共有49页 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+

5、H+（水）（水）Al3+Mg2+Na+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4、电解时离子放电顺序、电解时离子放电顺序（MgAg）活性电极活性电极第十页，本课件共有49页想一想、做一做：想一想、做一做：若以铜和石墨为电极若以铜和石墨为电极,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：）阳极：石墨石墨 阴极：阴极：铜铜4OH-4e-=2H2O+O24H+4e-=2H22H2O=2H2+O2通电通电总反应：总反应：（2）阳极：）阳极：

6、铜铜 阴极：阴极：石墨石墨Cu-2e-=Cu2+Cu2+2e-=Cu第十一页，本课件共有49页练习：练习：分别用惰性电极电解下列物质的水溶分别用惰性电极电解下列物质的水溶 液，写出有关的电极反应式和总反应式液，写出有关的电极反应式和总反应式（1）稀硫酸）稀硫酸 （2）NaOH （3）盐酸）盐酸 阴极：阴极：4H+4e-=2H2（1）阳极：）阳极：4OH-4e-=2H2O+O2总反应式：总反应式：（3）阴极：阴极：2H+2e-=H2 阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2总反应式：总反应式：2HCl=H2+Cl2通电通电2H2O=2H2+O2通电通电第十二页，本课件共有49页（4）KCl （5）Na

7、2SO4 （6）CuCl2（7）AgNO3（8）CuSO42Cl-2e-=Cl2 2H+2e-=H2（4 4）阳极：）阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：通电通电2KCl+2H2O=2KOH+Cl2+H2 2Cl-+2H2O=2OH-+Cl2+H2 通电通电第十三页，本课件共有49页阴极：阴极：4H+4e-=2H2 阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2总反应式：总反应式：（6）CuCl2阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl22H2O=2H2+O2通电通电（5）Na2SO4总反应式：总反应式：CuCl2=Cu+Cl2 通电通电第十四页，本课件共有49页（7）AgN

8、O34Ag+4e-=4Ag4OH-4e-=2H2O+O2 4Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+通电通电阴极：阴极：2Cu2+4e-=2Cu阳极：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2（8）CuSO42Cu2+2H2O=2Cu+O2+4H+通电通电总反应：总反应：阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：第十五页，本课件共有49页想一想：想一想：以碳棒为电极，电解下列物质的水溶液时，以碳棒为电极，电解下列物质的水溶液时，有什么特点或规律？有什么特点或规律？第一组：第一组：Na2SO4、H2SO4、NaOH第二组：第二组：HCl、CuCl2第三组：第三组：KCl、CuSO4、AgNO3第十六页，本课

9、件共有49页5、电解规律（惰性电极）小结 电解电解质型：电解电解质型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液 （如：（如：HCl、CuCl2）电解水型：电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐溶液 （如：（如：NaOH、H2SO4、Na2SO4）第十七页，本课件共有49页 电解质和水同时被电解型电解质和水同时被电解型 A A、放氢生碱型：、放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐活泼金属的无氧酸盐(如：如：NaCl、MgBr2)B B、放氧生酸型：、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐(如：如：CuSO4、AgNO3)第十八

10、页，本课件共有49页练习：用铜作电极电解硫酸铜溶液，练习：用铜作电极电解硫酸铜溶液，写出电极反应式写出电极反应式阳极阳极:Cu-2e-=Cu2+阴极阴极:Cu2+2e-=Cu 用活泼性电极作阳极，电极本身被氧化。用活泼性电极作阳极，电极本身被氧化。若再用含相同金属元素离子的盐溶液做电解液，若再用含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变。则电解过程中，电解液的成分和浓度均保持不变。铜的电解精炼铜的电解精炼第十九页，本课件共有49页二、电解原理的应用二、电解原理的应用纯铜纯铜粗铜粗铜 硫酸铜硫酸铜(硫酸酸化硫酸酸化)Zn、Ni、Ag、Au阴极阴极:Cu2+2e

11、-=Cu阳极阳极:Cu -2e-=Cu2+1、铜的电解精炼、铜的电解精炼阳极泥：阳极泥：相对不活泼的金属相对不活泼的金属如如:Ag、Au等以单质的形式等以单质的形式沉积在电解槽底沉积在电解槽底,形成阳极泥形成阳极泥电解铜，纯度高电解铜，纯度高(99.9%)、导电性好导电性好浓度基本不变，浓度基本不变，但须定时除杂但须定时除杂Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+第二十页，本课件共有49页(1)(1)定义：应用电解的原理在某些金属或非金属定义：应用电解的原理在某些金属或非金属 材料表面镀上一层其他金属或合金的过程。材料表面镀上一层其他金属或合金的过程。(2)(2)目的：使金属增强抗腐蚀的能

12、力，增加美观目的：使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观 和表面硬度。和表面硬度。2 2、电镀、电镀(3)电镀材料的选择电镀材料的选择 阴极阴极镀件镀件 阳极阳极镀层金属镀层金属 电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀层金属离子的溶液 浓度保持不变浓度保持不变(4)(4)电镀特点：阳极本身参加电极反应电镀特点：阳极本身参加电极反应第二十一页，本课件共有49页例：如何在铁片表面镀上一层铜？例：如何在铁片表面镀上一层铜？阳极：铜片阳极：铜片阴极：铁片阴极：铁片电解液：电解液：CuSO4溶液溶液第二十二页，本课件共有49页工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气。工业上利用这一反应，制取烧碱、氯气和氢气

13、。3 3、氯碱工业、氯碱工业想一想：在左面的电解想一想：在左面的电解饱和食盐水的实验中，饱和食盐水的实验中，电解产物之间可能发生电解产物之间可能发生哪些化学反应哪些化学反应？生成生成NaClO，使使NaOH不纯不纯H2和和Cl2混合遇火发生爆炸混合遇火发生爆炸 通电2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2+H2 第二十三页，本课件共有49页(1)(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽生产设备名称：阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳阳离子通过，把电离子通过，把电 解槽隔成阴极室和阳极室。解槽隔成阴极室和阳极室。(2)(2)离子交换膜的作用：离子交换膜的作用：a a、防

14、止、防止Cl2和和H2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 b b、避免、避免Cl2与与NaOH反应生成反应生成NaClO影响影响 NaOH的产量。的产量。第二十四页，本课件共有49页4 4、电冶金、电冶金（1 1）制取金属钠）制取金属钠电解熔融氯化钠电解熔融氯化钠阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：通电2NaCl=2Na+Cl2第二十五页，本课件共有49页（2 2）制取金属铝）制取金属铝电解熔融氧化铝电解熔融氧化铝阳极：阳极：6O2-12e-=3O2阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al总反应：总反应：通电2Al2O3=4Al+3O2注意：注意：反应过

15、程中使用冰晶石反应过程中使用冰晶石(Na3AlF6)作为作为 熔剂，使熔剂，使Al2O3在较低的温度下熔化在较低的温度下熔化第二十六页，本课件共有49页第二十七页，本课件共有49页阳离子交换膜法阳离子交换膜法 阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜阳离子交换膜第二十八页，本课件共有49页电电解解熔熔融融氯氯化化钠钠制制钠钠第二十九页，本课件共有49页第三十页，本课件共有49页第三十一页，本课件共有49页问题透析问题透析Cu+2H+Cu2+H2若反应为：若反应为：，该反应可以，该反应可以设计成原电池？请说明理由设计成原电池？请说明理由_。第三十二页，本课件共有49页 对于下列装置中的反

16、应，写出相应的电极反应式并注明反对于下列装置中的反应，写出相应的电极反应式并注明反应类型：应类型：(1)甲装置中，甲装置中，Zn极：极：Ag极：极：(2)乙装置中，乙装置中，Cu极：极：Ag极：极：(3)丙装置中，丙装置中，Fe极：极：C极：极：(4)丁装置中，丁装置中，Pt极：极：Fe极：极：第三十三页，本课件共有49页 电解液中含有电解液中含有K+、Cl、SO42、OH （少量）、（少量）、Cu2+、H+（少量），（少量），用两个石墨棒作电极电解，开始时用两个石墨棒作电极电解，开始时 阳极上电极反应式是阳极上电极反应式是_；阴极上电极反应式是阴极上电极反应式是_改用两个铜棒作电极电解时，则

17、改用两个铜棒作电极电解时，则 阳极变化是阳极变化是_，阴极上电极反应式是阴极上电极反应式是_。电极反应式是电极反应式是_；第三十四页，本课件共有49页例：右图中例：右图中x、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极板质量增加，极板质量增加，b极板处有无色无极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是臭气体放出，符合这一情况的是a极板b极板x电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2第三十五页，本课件共有49页例：例：、将等体积、等物质的量浓度的、将等体积、等物质的量浓度的CuSO4 和和NaCl溶溶液混合后，用石

18、墨电极电解液混合后，用石墨电极电解,写出电解过程中的电极反应式，并描绘出溶液的写出电解过程中的电极反应式，并描绘出溶液的PHPH随随时间的变化曲线。时间的变化曲线。PHPH值变化：值变化：PHt解析：一阶段：阳极：2Cl 2e=Cl2 阴极：Cu2+2e=Cu二阶段：阳极：4OH4e=2H2O+O2 阴极：Cu2+2e=Cu三阶段：阳极：4OH4e=2H2O+O2 阴极：4H+4e=2H2第三十六页，本课件共有49页例：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

19、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0.32Zn 2eZn2+Cu2+2eCu第三十七页，本课件共有49页第三十八页，本课件共有49页44如图如图A为直流电源，为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，的滤纸，C为电镀槽，接

20、通电路后，发现为电镀槽，接通电路后，发现B上的上的c点显红色，点显红色，请填空：请填空：（1）电源）电源A上的上的a为为_极极（2）滤纸）滤纸B上发生的总化学方程式为：上发生的总化学方程式为：_（3）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通）欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，点，使使c、d两点短路，则电极两点短路，则电极e上发生的反应为：上发生的反应为：_，电极，电极f上发生的反应为：上发生的反应为：_，槽中盛放的镀液可以是，槽中盛放的镀液可以是_溶液。溶液。第三十九页，本课件共有49页（1）正极，（2）2NaCl 2H2O2NaOHH2Cl2（3）Zn2e=Zn2，Zn22e=Zn，ZnCl2（Zn

21、SO4）第四十页，本课件共有49页在下列两个电解池在下列两个电解池中，中，I I、IIII两极都是两极都是石墨电极。将电源石墨电极。将电源接接通通，通通电电1616分分5 5秒秒，电电流流强强度度为为5 5安安培培，PtPt电电极极质量增加质量增加5.40g5.40g。试回答下列问题：。试回答下列问题：（1 1）在）在I I、IIII极上析出质量各为多少极上析出质量各为多少g g？（2 2）AgAg电电极极溶溶解解多多少少g g？根根据据该该池池给给出出的的实实验验数数据，计算阿伏加德罗常数是多少？据，计算阿伏加德罗常数是多少？AgNO3PtCuSO4Ag第四十一页，本课件共有49页例例3：右

22、图中电极：右图中电极a、b分别为分别为Ag电极和电极和Pt电极，电极电极，电极c、d都是石墨都是石墨电极。通电一段时间后，只在电极。通电一段时间后，只在c、d两极上共收集到两极上共收集到336mL（标准（标准状态）气体。回答：状态）气体。回答：（1）直流电源中，）直流电源中，M为为极。极。（2）Pt电极上生成的物质是电极上生成的物质是，其质量为，其质量为 g。（3）电源输出的电子，其物质的量与电极）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质分别生成的物质的物质的量之比为：的物质的量之比为：2 。（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同）溶液的浓度（填增大、减小或不变。

23、下同），AgNO3溶液的溶液的pH，H2SO4溶液的浓度溶液的浓度，H2SO4溶液的溶液的pH。（5）若）若H2SO4溶液的质量分数由溶液的质量分数由5.00%变为变为5.02%，则原有，则原有5.00%的的H2SO4溶液为多少溶液为多少g。第四十二页，本课件共有49页i工业上采用以铁和石墨为电极，电解工业上采用以铁和石墨为电极，电解K2MnO4溶液的办法制取溶液的办法制取KMnO4。（1）电解时，应以）电解时，应以 作阴极，电解过程中，阴极作阴极，电解过程中，阴极附近溶液的附近溶液的pH值将会值将会_（增大、减少、保持不变）（增大、减少、保持不变）（2）阳极的反应式为）阳极的反应式为 （3）

24、电解的总反应式是）电解的总反应式是 i（1）铁 增大 （2）MnO42eMnO4 （3）2K2MnO42H2O2KMnO42KOHH2第四十三页，本课件共有49页（2）写出电极反应：）写出电极反应：A中：中：_B中：中：_ C中：中：_ D中：中：_ （1）标出电源的正、负极，）标出电源的正、负极，X为为 _，Y为为_.模拟训练：模拟训练：由电极产物判断电源电极：4H42H：4OH42HOOC：2H2HD：2Cl2Cl分析电极、离子移动方向,依据放电规律，判断产物。如图装置中如图装置中,E为一只盛有为一只盛有AlCl3溶液的烧溶液的烧杯，杯，C为铂棒、为铂棒、D为铁棒，为铁棒，X与与Y为电源的

25、为电源的电极，电极，A、B中插入多孔的惰性电极。中插入多孔的惰性电极。切断开关切断开关K1，闭合开关，闭合开关K2，通直流电一，通直流电一端时间后，端时间后，A、B中液面如图所示，请回中液面如图所示，请回答答：第四十四页，本课件共有49页(3)电解电解AlCl3溶液时溶液时,下图所示的电解变化曲线合理的是下图所示的电解变化曲线合理的是()(忽略烧杯中阳极产生气体与溶液的反应忽略烧杯中阳极产生气体与溶液的反应)A BCDA依据阴阳两极得失电子守恒，以及铝元素的性质特点，结合图表分析Al3+3Cl-3e-3OH-Al(OH)3如图装置中如图装置中,E为一只盛有为一只盛有AlCl3溶液的烧溶液的烧杯

26、，杯，C为铂棒、为铂棒、D为铁棒，为铁棒，X与与Y为电源为电源的电极，的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。中插入多孔的惰性电极。切断开关切断开关K1，闭合开关，闭合开关K2，通直流电一，通直流电一端时间后，端时间后，A、B中液面如图所示，请中液面如图所示，请回答回答：模拟训练：模拟训练：第四十五页，本课件共有49页如图装置中如图装置中,E为一只盛有为一只盛有AlCl3溶液的烧溶液的烧杯，杯，C为铂棒、为铂棒、D为铁棒，为铁棒，X与与Y为电源的为电源的电极，电极，A、B中插入多孔的惰性电极。切断中插入多孔的惰性电极。切断开关开关K1，闭合开关，闭合开关K2，通直流电一端，通直流电一端时间后，时间

27、后，A、B中液面如图所示，请回中液面如图所示，请回答答：(4)电解电解AlCl3溶液时溶液时,若产生沉淀若产生沉淀1.56g时时,将将A极产生的气体在常温下极产生的气体在常温下燃烧燃烧,生成液态水生成液态水,放出放出8.574KJ热量热量,写出其燃烧热的热化学方程式写出其燃烧热的热化学方程式.依据电路中转移电子相等Al3+3Cl-3e-3OH-Al(OH)3：223H2 6e-2Al(OH)3 热量热量3mol 2*78g QKJ0.03 mol 1.56g 8.54KJ H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);H=-285.8KJ/mol模拟训练：模拟训练：第四十六页，本课件共有49页（

28、5）若电解一段时间后，）若电解一段时间后，A、B中均有气体包围，此时中均有气体包围，此时切断开关切断开关K2，闭，闭合开关合开关K1，则电流指针，则电流指针_(是或否）偏转是或否）偏转.若偏转若偏转写出电极反应：写出电极反应：A中：中：_ B中：中：_ .负极（负极（A A）：）：2H2H2 24OH4OH4e4e-=4H=4H2 2O O 正极（正极（B B）：）：O O2 22H2H2 2O+4eO+4e-=4OH4OH-总反应：总反应：2H2H2 2 O O2 2=2H=2H2 2O O如图装置中如图装置中,E为一只盛有为一只盛有AlCl3溶液的烧溶液的烧杯，杯，C为铂棒、为铂棒、D为铁

29、棒，为铁棒，X与与Y为电源为电源的电极，的电极，A、B中插入多孔的惰性电极。中插入多孔的惰性电极。切断开关切断开关K1，闭合开关，闭合开关K2，通直流电，通直流电一端时间后，一端时间后，A、B中液面如图所示，中液面如图所示，请回答请回答：负极氧化、正极还原电极产物是否与电解质溶液发生反应遵循电子转移守恒、电荷守恒、质量守恒模拟训练：模拟训练：第四十七页，本课件共有49页模拟训练：模拟训练：（6）若把）若把A气体换为甲醇，此时气体换为甲醇，此时切断开关切断开关K2，闭合开关，闭合开关K1，则电流指，则电流指针也偏转针也偏转.写出电极反应：写出电极反应：A中：中：_ B中：中：_ .2CH3OH3O22CO24H2O2CH3OH3O2OH2CO326H2O总反总反应式应式正极正极:3O26H2O12e12OH负极负极:2CH3OH12e 16OH 2CO3212H2O先写出难度较小的总反应式根据题给条件的正极电极反应式或简单的电极反应式用减法写出复杂的负极反应式,注意三守恒第四十八页，本课件共有49页感感谢谢大大家家观观看看第四十九页，本课件共有49页