电解池原理及应用精品教育.ppt

《电解池原理及应用精品教育.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电解池原理及应用精品教育.ppt（28页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、1电解熔融电解熔融NaCl制取制取Na电解池原理及应用电解池原理及应用2【实实 验验 探探 究究 】u将两根碳棒插入将两根碳棒插入CuCl2溶液中；溶液中；现现 象：象：无无 明明 显显 现现 象象现现 象：象：无无 明明 显显 象象u将两根碳棒将两根碳棒用导线连接后用导线连接后插入插入CuCl2溶液中；溶液中；u将两根碳棒分别将两根碳棒分别跟外加直流电源的正极和跟外加直流电源的正极和 负极连接负极连接后，插入后，插入CuCl2溶液中，并通电。溶液中，并通电。现现 象：象：3A右边：有气泡，刺激性气味，并能使湿润的右边：有气泡，刺激性气味，并能使湿润的 KI淀粉试纸变蓝。淀粉试纸变蓝。左边：碳

2、棒上有一层红色物质析出。左边：碳棒上有一层红色物质析出。氯氯气气铜铜ClCu2+ H+OHeeCu2+ + 2e = Cu2Cl 2e = Cl2 +Why?1.通电前溶液中通电前溶液中 有哪些离子有哪些离子? 如何运动如何运动?2.通电后如何运动通电后如何运动?还原反应还原反应氧化反应氧化反应阴极（与负极连）阴极（与负极连）阳极（与正极连）阳极（与正极连）总反应：总反应：Cu2+ + 2Cl Cu + Cl2通电通电电解电解5一、电解：一、电解：电流通过电解质溶液（或熔融电解质）电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。过程。u注

3、意：注意：电解质溶液导电的过程就是电解质溶液导电的过程就是 过程。过程。电解电解电流是电流是直流电直流电；电解是电解是非自发非自发地将地将 能转化为能转化为 能。能。电电化学化学二、电解池（槽）：二、电解池（槽）：电能转化为化学能的装置。电能转化为化学能的装置。三、构成电解池的条件：三、构成电解池的条件：1、直流电源直流电源、两个电极；两个电极；2、电解质溶液或熔融的电解质；、电解质溶液或熔融的电解质；3、闭合回路。、闭合回路。碳碳碳碳阴极阴极阳极阳极6四、电极名称及电极反应：四、电极名称及电极反应：1、阳极：、阳极： 与电源正极相连与电源正极相连，电子流出，电子流出； 阴离子移向该极，失电子

4、，发生氧化反应。阴离子移向该极，失电子，发生氧化反应。正、阳、氧正、阳、氧2、阴极：、阴极： 与电源负极相连，电子流入；与电源负极相连，电子流入； 阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。阳离子移向该极，得电子，发生还原反应。碳碳碳碳阴极阴极阳极阳极电极反应式：电极反应式：阴极：阴极：阳极：阳极：2Cl 2e Cl2Cu2+ + 2e Cu还原反应还原反应氧化反应氧化反应总反应：总反应：Cu2+ + 2Cl Cu + Cl2通电通电7惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极： 惰性电极惰性电极( (铂、金、石墨铂、金、石墨) )：仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应 活性电极（除铂、金外的金属

5、）：活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可既可以导电、又可 以参与电极反应（以参与电极反应（作阳极时作阳极时），且优先考虑。），且优先考虑。试写出以铜棒作电极电解饱和试写出以铜棒作电极电解饱和CuCl2溶液的电极反应式：溶液的电极反应式： 阳极阳极 ( Cu )：阴极阴极 ( Cu )：Cu 2e Cu2+ Cu2+ + 2e Cu 换成换成铁棒铁棒做两极呢？做两极呢？8五、离子放电顺序：五、离子放电顺序： 活性材料作阳极时：活性材料作阳极时：金属在阳极直接失电子被氧化金属在阳极直接失电子被氧化 成阳离子进入溶液，而阴离子不容易在电极上放电。成阳离子进入溶液，而阴离子不容易在电极上放电

6、。I -Br -Cl -OH -SO42-等等(含氧酸根离子）含氧酸根离子）阳极：阳极：用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨等、石墨等) )时：时：溶液中阴离子的溶液中阴离子的 放电顺序（由易到难）是：（即考虑还原性强弱）放电顺序（由易到难）是：（即考虑还原性强弱）9 无论是惰性电极还是活性电极都不参与阴极反应，发生无论是惰性电极还是活性电极都不参与阴极反应，发生 反应的都是溶液中的阳离子。反应的都是溶液中的阳离子。 阳离子放电顺序（由易到难）是：（即考虑氧化性强弱）阳离子放电顺序（由易到难）是：（即考虑氧化性强弱）阴极阴极:10六、电解规律六、电解规律阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜

7、实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuCl2 阳极：阳极：2Cl-2 e- =Cl2阴极：阴极：Cu2+ 2e-=2Cu减小减小大增大增？CuCl2CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 电解（电解本身型）（电解本身型）11阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原 阳极阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 阴极阴极: 4H + 4e- = 2H2 变大变大不不变变 加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O 2H2 + O2 电解（电解水型）（电解水型）12阳极阳

8、极阴极阴极氯气氯气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原NaCl 阳极阳极: 2Cl- 2e- Cl 2阴极阴极: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 电解减小减小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液（放氢生碱型）（放氢生碱型）13实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 阴极：阴极：Cu2+ 2e- Cu减小减小减小减小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4电解（放氧生酸型）（放氧生酸型）14

9、电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuCl2 、HCl 与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+ （H+）Al3+Mg2+Na+15（ A ）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.写出下列装置的电极反应式，并判断写

10、出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值值的变化。的变化。巩固练习巩固练习162、工业上采用、工业上采用Fe、C为电极电解为电极电解K2MnO4溶液制溶液制KMnO41）电解时）电解时,应以应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会将会 , 2）阳极反应式为）阳极反应式为 , 3）总电解反应式为）总电解反应式为 . 2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2答案答案:Fe 增大增大 MnO42_e e- - =MnO417七、电解原理的应用：七、电解原理的应用：1、电解饱和食盐水、电解饱和食盐水NaCl = Na+ + ClH2O =

11、H+ + OH阴极：阴极：阳极：阳极：2Cl 2e Cl22H+ + 2e H22NaCl + 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！18+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NaOH）阳离子交换膜阳离子交换膜 （只允许（只允许

12、Na+通过）通过） 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室电解饱和食盐水的原理示意图电解饱和食盐水的原理示意图1019（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜阳离子交换膜：只允许阳离子通过：只允许阳离子通过(Cl、OH 和和气体不能通过气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 （2）离子交换膜离子交换膜的作用：的作用：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反应反应 ，而影响，而影响NaOH的

13、产量。的产量。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16202、电镀、电镀 定义：定义：利用利用电解原理电解原理在某些金属的表面镀上一在某些金属的表面镀上一薄层其它薄层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含有镀层金属离子的溶液液 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：Cu 2e = 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

14、反应的电解，阳极参加反应的电解，211. a 、b哪一极为正极？哪一极为正极？2. 若要给铁叉镀锌，若要给铁叉镀锌， a极选用什么材料？极选用什么材料？ 选择何种溶液？选择何种溶液？思考思考:e-223、铜的电解精炼、铜的电解精炼粗铜：含杂质（粗铜：含杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等）等）阳极：阳极： Zn 2e = Zn2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 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

15、Cu2+ + 2e = Cu变小。变小。 若把阴极若把阴极纯铜纯铜换成换成铁棒铁棒，电解过程变吗？电解过程变吗？ 不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。 234、电冶金、电冶金冶炼活泼金属冶炼活泼金属 K Al AlCl3 ？MgO ？ 为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2通电通电MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl22NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2通电通电通电通电冰晶石冰晶石结论：结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，电解法是冶炼金属的一种重要方法， 是是最强有

16、力的氧化还原最强有力的氧化还原的手段。的手段。24电解熔融电解熔融NaCl制取制取Na255、金属的腐蚀和防护、金属的腐蚀和防护1 1）金属腐蚀的快慢程度：）金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极电解池的阳极原电池的负极原电池的负极化学腐蚀化学腐蚀原电池的正极原电池的正极电解池的阴极电解池的阴极262）金属的防护方法）金属的防护方法外加电源的阴极保护法（电解池）外加电源的阴极保护法（电解池）牺牲阳极的阴极保护法（原电池）牺牲阳极的阴极保护法（原电池）27下列装置暴露空气中一段时间下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢顺序铁的腐蚀由快到慢顺序 .FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)E(海水海水)DEACB拓展练习拓展练习28