电解原理及应用精选文档.ppt

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1、电解原理及应用本讲稿第一页，共二十五页思考1 1下列装置中哪些为原电池？为什么。思考2 2铅蓄电池反应，总化学方程式为：，请写出放电时的电极 方程式反应式。本讲稿第二页，共二十五页1 1、电解氯化铜（如图）、电解氯化铜（如图）本讲稿第三页，共二十五页（2 2）实验现象）实验现象在第一步和第二步中均在第一步和第二步中均无新现象无新现象发生。发生。在第三步实验中，电流表的指针发生偏转；阴在第三步实验中，电流表的指针发生偏转；阴极石墨棒周围极石墨棒周围CuClCuCl2 2溶液绿色变深，阳极石墨溶液绿色变深，阳极石墨棒周围棒周围CuClCuCl2 2溶液绿色变浅；溶液绿色变浅；阴极阴极石墨棒上逐石墨

2、棒上逐渐覆盖了一层渐覆盖了一层红色固体红色固体，阳极阳极石墨棒上有石墨棒上有气泡气泡放出，并可闻到刺激性的气味，同时看到放出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润湿润的碘化钾淀粉的碘化钾淀粉试纸变为试纸变为蓝色蓝色。本讲稿第四页，共二十五页（3 3）实验）实验结论结论在通直流电的条件下，溶液里的在通直流电的条件下，溶液里的CuClCuCl2 2发生发生了分解反应：了分解反应：CuClCuCl2 2=CuCuClCl2 2CuCu生成于生成于阴极阴极的石墨棒上，的石墨棒上，ClCl2 2生成于生成于阳极阳极的石墨棒上。的石墨棒上。本讲稿第五页，共二十五页（4 4）原理）原理分析分析：CuClCuC

3、l2 2是强电解质且易溶于水，在水溶液中是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离电离生成生成CuCu2 2和和ClCl。CuClCuCl2 2CuCu2 22Cl2Cl通电前，通电前，CuCu2 2和和ClCl在水里在水里自由自由地移动着；通电后，这地移动着；通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下，改作些自由移动着的离子，在电场作用下，改作定向定向移动。溶液中移动。溶液中带正电的带正电的CuCu2 2向向阴极阴极移动，带负电的移动，带负电的氯离子氯离子向向阳极阳极移动。移动。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电

4、子而被氧化成氯原子，并两两结合在阳极，氯离子失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。成氯分子，从阳极放出。阴极：阴极：CuCu2 22e2eCuCu阳极：阳极：ClCl2e2e ClCl2 2电解电解CuClCuCl2 2溶液的化学反应方程式：溶液的化学反应方程式：CuClCuCl2 2=Cu=CuClCl2 2本讲稿第六页，共二十五页电解原理电解原理1、电解的概念、电解的概念使使电流电流通过电解质溶液而在通过电解质溶液而在阴、阳两极阴、阳两极引起引起氧氧化还原反应化还原反应的过程叫做电解。的过程叫做电解。注意：注意：电流必须是电流必须是直流直流而不是交流。而不是交流。熔融态

5、熔融态的电解质也能被电解。的电解质也能被电解。本讲稿第七页，共二十五页2 2、电解池电解池:借助于借助于电流电流引起引起氧化还原反应氧化还原反应的的装置，也就是把装置，也就是把电能电能转变为转变为化学能化学能的装置叫的装置叫做电解池或电解槽。做电解池或电解槽。3 3、构成电解池的、构成电解池的条件条件（1 1）直流直流电源。电源。（2 2）两个电极。其中与电源的）两个电极。其中与电源的正极正极相连的电极相连的电极叫做叫做阳极阳极，与电源的，与电源的负极负极相连的电极叫做相连的电极叫做阴极阴极。（3 3）电解质）电解质溶液溶液或或熔融态电解质熔融态电解质。本讲稿第八页，共二十五页4、两电极及电极

6、反应、两电极及电极反应阳极（与电源阳极（与电源正极正极相连）：相连）：氧化氧化反应反应阴极（与电源阴极（与电源负极负极相连）：相连）：还原还原反应反应本讲稿第九页，共二十五页5、电解质导电的、电解质导电的实质实质 对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子电子从电从电源的源的负极负极沿导线流入电解池的沿导线流入电解池的阴极阴极，电解质的，电解质的阳离阳离子子移向移向阴极阴极得电子发生得电子发生还原反应还原反应；电解质的；电解质的阴离子阴离子移向移向阳极阳极失去电子（有的是组成失去电子（有的是组成阳极的金属原子阳极的金属原子失去电子）发生失去电子）发生氧化反

7、应氧化反应，电子电子从电解池的从电解池的阳极流阳极流出出，并沿导线流回，并沿导线流回电源的正极电源的正极。这样，电流就依靠电。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的（或熔融态电解质）的导电过程导电过程，就是电解质溶液，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的（或熔融态电解质）的电解过程。电解过程。本讲稿第十页，共二十五页电解质溶于水或熔融状态下电解质溶于水或熔融状态下电解质电离后，再通电电解质电离后，再通电电解质电离成

8、自由移动电解质电离成自由移动的离子，如：的离子，如：CuCl2=Cu2+2Cl-阴阳离子定向移动，在两阴阳离子定向移动，在两极失得极失得e-成为原子、分子，成为原子、分子，如：如：CuCl2=Cu+Cl2电解电解只产生自由移动的离子只产生自由移动的离子氧化还原反应生成新物质氧化还原反应生成新物质电解必须建立在电离基础上电解必须建立在电离基础上本讲稿第十一页，共二十五页比较项目比较项目电解池电解池原电池原电池能量转换能量转换电能转化为化学能电能转化为化学能化学能转化为电能化学能转化为电能能否自发能否自发反应不自发，可以是反应不自发，可以是两个活性相同的电极两个活性相同的电极反应自发，两个活反应自

9、发，两个活性不同的电极性不同的电极两两个个电电极极氧化反应氧化反应失去电子失去电子 接电源正极，阳极接电源正极，阳极作作为为负负极极，对对外外电电路送出电子路送出电子还原反应还原反应获得电子获得电子 接电源负极，阴极接电源负极，阴极作为正极，接受由作为正极，接受由外电路流回的电子外电路流回的电子电池内离电池内离子的迁移子的迁移方向方向阴离子向正极（阳极）阴离子向正极（阳极）迁移阳离子向负极迁移阳离子向负极（阴极）迁移（阴极）迁移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无关离子不迁移无关离子不迁移相同点相同点两个电极、导线、电解质溶液两个电极、导线、电解质溶液本讲稿第十二

10、页，共二十五页化学能化学能电能电能电能电能化学能化学能负极负极正极正极阳极阳极阴极阴极负极：氧化反应（失负极：氧化反应（失e-）正极：还原反应（得正极：还原反应（得e-）阳极：氧化反应（失阳极：氧化反应（失e-）阴极：还原反应（得阴极：还原反应（得e-）负极负极正极正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无无有有本讲稿第十三页，共二十五页阴极上，阳离子的放电顺序为：阴极上，阳离子的放电顺序为：K K+CaCa2+2+NaNa+MgMg2+2+AlAl3+3+ZnZn2+2+FeFe2+2+HH+CuCu2+2+FeFe3+3+HgHg2+2+AgAg+阳极上，阴离子的放电顺序为：阳

11、极上，阴离子的放电顺序为：F F-含氧酸根含氧酸根OHOH-ClCl-BrBr-II-S(F(F、NONO3 3、SOSO4 42-2-等等)（惰性电极惰性电极）本讲稿第十五页，共二十五页电解质溶液电解规律电解质溶液电解规律S S2-2-II-BrBr-ClCl-OHOH-含氧酸根含氧酸根FF-AgAg+FeFe3+3+CuCu2+2+HH+FeFe2+2+ZnZn2+2+H+AlAl3+3+MgMg2+2+NaNa+与与区：电解电解质型区：电解电解质型与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型与与区：电解水型区：电解水型本讲稿第十六页，共二十五页电解质水溶液中离子的放

12、电规律阳极阳极:含氧酸根含氧酸根OH-Cl-I-S2-阴极阴极:金属活动顺序的逆顺序金属活动顺序的逆顺序练习练习2 2写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式及总的电解方程式 （1）Na2SO4 HCl （2）NaOH NaCl （3）H2SO4 CuSO4 （4）AgNO3 H2O 本讲稿第十七页，共二十五页惰性电极电解水溶液的规律：类型类型类型类型电极反应特点电极反应特点电极反应特点电极反应特点实例实例实例实例电解电解电解电解对象对象对象对象电解质电解质电解质电解质浓度浓度浓度浓度pHpH电解质溶电解质溶电解质溶电解质溶液复原液复原液复原液复原电电电电 解解解解水型水型水型水型分分分分 解解

13、解解电电电电 解解解解质型质型质型质型放放放放H H H H2 2 2 2生生生生 碱碱碱碱型型型型放放放放 O O O O2 2 2 2生生生生 酸酸酸酸型型型型阴：阴：4H+4e=2H2阳：阳：4OH-4e=O2+2H2O电电解解质质的的阴阴阳阳离离子子分分别别在两极放电在两极放电阴：水放阴：水放H2生碱生碱阳：电解质阴离子放电阳：电解质阴离子放电阴：电解质阳离子放电阴：电解质阳离子放电阳：水放阳：水放O2生酸生酸NaOHH2SO4Na2SO4HClNaClCuSO4水水电解质本电解质本身身电解质电解质+水水生成新生成新电解质电解质生成新电生成新电解质解质H2OHClHClCuO本讲稿第十

14、八页，共二十五页练习1 1用碳棒做电极电解CuSO4水溶液（1）画出电解装置，注明阴、阳两极。（2）写出电极反应式及总的电化学方程式。（3）若阴极上有1.6g Cu析出，则电子转移_mol，阳极产生气体体积（标况）为_L本讲稿第十九页，共二十五页二、电解原理的二、电解原理的应用应用 1、铜的电解精炼、铜的电解精炼 本讲稿第二十页，共二十五页（2 2）电解法）电解法精炼精炼铜的化学原理铜的化学原理阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：CuCu2e2eCuCu2 2阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：CuCu2 22e2eCuCu结论：电解液结论：电解液CuSO4的浓度基本的浓度基本 保持保持不变不变本讲稿第二十一

15、页，共二十五页说明：说明：粗铜中往往含有粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金锌、铁、镍、银、金等多种杂质，等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如序铜以前的金属杂质如ZnZn、FeFe、NiNi等，也会同时失去等，也会同时失去电子，如：电子，如：ZnZn2e2eZnZn2 2 NiNi2e2eNiNi2 2但是它们的但是它们的阳离子比铜离子难以阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的

16、银、金等杂质，因为给出电子的能量比动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能量比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成形式沉积在电解槽底，形成阳极泥阳极泥（阳极泥可作为提炼（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）金、银等贵重金属的原料）本讲稿第二十二页，共二十五页2 2、电镀、电镀(1)(1)定义定义：电镀是：电镀是应用电解原理应用电解原理在某些金属表在某些金属表 面面镀镀上一薄层其他上一薄层其他金属或合金金属或合金的过程。的过程。(2)(2)目的目的：电镀的目的主要是使：电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀金属增强抗腐蚀能力、能力、增加美观和表面硬度增加美观和表面硬度。(3)(3)原理：与电解精炼铜的原理是一致的原理：与电解精炼铜的原理是一致的(4)条件：条件：镀件镀件金属作金属作阴极阴极；镀层镀层金属作金属作阳极阳极；含有含有镀层镀层金属离子的电解质配成金属离子的电解质配成电镀液电镀液 本讲稿第二十三页，共二十五页本讲稿第二十四页，共二十五页作业作业：课后习题：课后习题本讲稿第二十五页，共二十五页