電解原理及應(yīng)用ppt

1、第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池 電解原理及應(yīng)用電解原理及應(yīng)用高二化學(xué)備課組高二化學(xué)備課組新課標(biāo)人教版選修四新課標(biāo)人教版選修四2017.12.思考回憶思考回憶1、電解質(zhì)是指在、電解質(zhì)是指在_ _ _能夠?qū)щ姷幕軌驅(qū)щ姷幕衔?。合物?、電離是指電解質(zhì)在、電離是指電解質(zhì)在_或或_狀態(tài)下離解成狀態(tài)下離解成_的過程。的過程。3、原電池是、原電池是_ _ 的裝置的裝置 。4、寫出下列物質(zhì)的電離方程式、寫出下列物質(zhì)的電離方程式 CuCl2 H2O NaHSO4 CH3COONH4 水溶液或熔融狀態(tài)下水溶液或熔融狀態(tài)下水溶液水溶液熔融熔融自由移動離子自由移動離子把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能一、電解原理

2、一、電解原理演示試驗演示試驗實驗微觀解釋實驗微觀解釋結(jié)論：結(jié)論：電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動的陰、陽離電解質(zhì)通電前在水溶液中自由移動的陰、陽離子作子作_運動；在外電源的作用下（運動；在外電源的作用下（直流直流電電)，改作，改作_移動而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時，在移動而導(dǎo)電。在導(dǎo)電的同時，在陽、陰兩極發(fā)生氧化陽、陰兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即被電解，電離是還原反應(yīng)，即被電解，電離是_的前前提。的前前提。 自由自由定向定向電解電解直流電源直流電源電極電極電解質(zhì)電解質(zhì)電極反應(yīng)電極反應(yīng)陰極陰極:陽極陽極:總反應(yīng)總反應(yīng):Cu2+ClClCu2+ + 2e Cu2Cl2e Cl2 Cu2+ + 2Cl電解電解Cu

3、Cl2（還原還原反應(yīng)）反應(yīng)）（氧化氧化反應(yīng)）反應(yīng)）電解電解被還原被還原得得e失失e被氧化被氧化（放出（放出Cl2） （析出（析出Cu）CuCl2 Cu2+2ClII陰極陰極陽極陽極ee正極正極負(fù)極負(fù)極電電 源源Cu +Cl2Cu +Cl2（氧化還原氧化還原反應(yīng)）反應(yīng)）明明 確確3 3、構(gòu)成電解池的條件：、構(gòu)成電解池的條件：直流電源；直流電源；與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽極與電源正極相連的電極為陽極電極電極電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)； 形成閉合的回路形成閉合的回路思考：氯化銅溶液中有四種離子思考：氯化銅溶液中有四種離子Cu 2+ H+ Cl- OH-,

4、為什么是銅離子和氯離子先反應(yīng)，為什么是銅離子和氯離子先反應(yīng)，而不是而不是H+ 和和OH- ？重重點點離子放電順序：離子放電順序：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：陽離子在陰極上放電順序是：陽離子在陰極上放電順序是：陽極：陽極：陰極陰極: : 用惰性電極用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等、石墨、鈦等)時：時：【習(xí)題習(xí)題1】寫出用石墨作電極電解下列溶液的電極寫出用石墨作電極電解下列溶液的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式反應(yīng)式和化學(xué)方程式（1）：）：CuCl2 （2）：）：Na2SO4（3）：）：CuSO4（4）：）：NaCl2. 2. 陰極陰極：陽離子的放電順序：陽

5、離子的放電順序：AgAg+ +FeFe3+3+HgHg2+2+CuCu2+2+HH+ +（濃度大）（濃度大）PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+ H H+ +（濃度?。舛刃。?AlAl3+3+MgMg2+2+NaNa+ + Ca Ca2+2+KK+ +1. 1. 陽極陽極：陰離子放電的順序：陰離子放電的順序：S S2-2-I I- -BrBr- -ClCl- -OHOH- -非還原性含氧酸非還原性含氧酸根根F F- -【變式變式1】 以以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五種離子恰當(dāng)?shù)亟M成五種離子恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解。電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電

6、解。（1）以碳棒為電極，使）以碳棒為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量減少電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，水量不變進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是 （2）以鉑片為電極，使）以鉑片為電極，使電解質(zhì)質(zhì)量不變電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少水量減少進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是 （3）以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，）以碳棒為陽極，鐵棒為陰極，使電解質(zhì)和水量使電解質(zhì)和水量都減少都減少進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是進(jìn)行電解，則可采用的電解質(zhì)是 HCl、 CuCl2KNO3、 HNO3Cu(NO3)2 、 KCl規(guī)律第四類：第四類：放氫生堿型：放氫生堿型： NaCl 活潑金屬的無氧酸鹽活潑金

7、屬的無氧酸鹽第二類第二類: : 電解水電解水型型： Na2SO4 含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬含氧酸鹽含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬含氧酸鹽第一類：第一類：自身分解型：自身分解型： CuCl2 無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽第三類：第三類：放氧生酸型：放氧生酸型： CuSO4 不活潑金屬的含氧酸鹽不活潑金屬的含氧酸鹽離子交換膜法制燒堿離子交換膜法制燒堿+ -精制精制飽和食鹽水飽和食鹽水水水(含少量含少量NaOH)Cl2 H2NaOH溶液溶液淡鹽水淡鹽水Na+含有某些含氧酸根雜質(zhì)的氯化含有某些含氧酸根雜質(zhì)的氯化鈉，可用離子交換膜法電解提鈉，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換

8、純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其膜（只允許陽離子通過），其工作原理如圖所示。工作原理如圖所示。該電解槽的陽極反應(yīng)式該電解槽的陽極反應(yīng)式是是 。 通電開始后，陰極附近溶液通電開始后，陰極附近溶液pHpH會增大，請簡述原因會增大，請簡述原因 除去雜質(zhì)后氫氧化鈉溶液從液體出口除去雜質(zhì)后氫氧化鈉溶液從液體出口 （填寫（填寫“A A”或或“B B”）導(dǎo)出。）導(dǎo)出。2Cl- 2e- = Cl2放電，促進(jìn)水的電離，放電，促進(jìn)水的電離，OH-濃度增大濃度增大【習(xí)題習(xí)題2】陽離子交換膜的作用陽離子交換膜的作用防止防止Cl2與與 NaOH 和和 H2反應(yīng)反應(yīng)AB石墨石墨 石墨石墨 純銅純銅 鐵

9、鐵CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液(A) (B)【習(xí)題習(xí)題3】電鍍電鍍1.1.定義：電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表定義：電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。2.2.目的：電鍍的目的主要是使金屬增強(qiáng)抗腐目的：電鍍的目的主要是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。蝕能力、增加美觀和表面硬度。李紳李紳假金只用真金鍍，若是真金不鍍金假金只用真金鍍，若是真金不鍍金答章孝標(biāo)答章孝標(biāo)純銅純銅 鐵鐵 粗銅粗銅 純銅純銅CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液(B) (C)【習(xí)題習(xí)題4】Zn Fe

10、Ni Cu Ag Au CuSO4 溶液溶液純純銅銅粗粗銅銅陽極：陽極： Zn -2e- = Zn2+Fe -2e- = Fe2+Ni -2e- = Ni2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極陰極:陽極泥陽極泥Cu -2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = CuZn Fe Ni Cu Ag Au 思考：思考：CuSO4溶液濃度變化溶液濃度變化?冶煉活潑金屬冶煉活潑金屬 K Al 電解電解（工業(yè)制取鈉）（工業(yè)制取鈉）2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2（工業(yè)制取鎂）（工業(yè)制取鎂） MgCl2 (熔融熔融) =電解電解Mg + Cl2（工業(yè)制取鋁）（工業(yè)制取鋁） Al2O3

11、 (熔融熔融) = 電解電解冰晶石冰晶石2 4Al + 3O2寫出工業(yè)上制備鈉、鎂、鋁的化學(xué)方程式寫出工業(yè)上制備鈉、鎂、鋁的化學(xué)方程式水燃料與能源水燃料與能源 一：燃料電池發(fā)電一：燃料電池發(fā)電 二：電解池加水二：電解池加水 三：電解水三：電解水 四：氫氧混合燃燒四：氫氧混合燃燒 【科技應(yīng)用科技應(yīng)用】原電池原電池電解池電解池定義定義形成形成條件條件工作工作原理原理原理原理應(yīng)用應(yīng)用化學(xué)能化學(xué)能電能電能電能電能化學(xué)能化學(xué)能負(fù)極：氧化反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)活潑性不同活潑性不同兩個的電極兩個的電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液閉合回路

12、閉合回路自發(fā)自發(fā)的的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液閉合回路閉合回路非自發(fā)非自發(fā)的的氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)兩個能導(dǎo)電的電極兩個能導(dǎo)電的電極直流直流電源電源制作化學(xué)電源制作化學(xué)電源,金屬防護(hù)金屬防護(hù)氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金、氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金、電解精煉、金屬防護(hù)電解精煉、金屬防護(hù) 以以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五種離子恰當(dāng)?shù)亟M成五種離子恰當(dāng)?shù)亟M成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解。電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解。（1）以鉑片為電極，溶液中加入酚酞，陰極區(qū)顏）以鉑片為電極，溶液中加入酚酞，陰極區(qū)顏色變紅的是色變紅的是 （2）以鉑片為電極，溶液中加入酚酞，陰極區(qū)）以鉑片為電極，溶液中

13、加入酚酞，陰極區(qū)PH增大的是增大的是（3）以碳棒為電極，電解）以碳棒為電極，電解CuSO4，通電一段時間，通電一段時間后后,恢復(fù)到原來的狀況，可以將溶液加入什么物質(zhì)恢復(fù)到原來的狀況，可以將溶液加入什么物質(zhì)KCl、 KNO3CuO、 CuCO3【能力訓(xùn)練能力訓(xùn)練1】KCl、KNO3 、 HCl、HNO3【能力訓(xùn)練能力訓(xùn)練2】 用惰性電極電解含有用惰性電極電解含有0.1mol CuCl2和和0.1mol NaBr混合溶液，電路中共混合溶液，電路中共0.4 mol 電電子轉(zhuǎn)移，試寫出電極反應(yīng)式并分析各階段電子轉(zhuǎn)移，試寫出電極反應(yīng)式并分析各階段電解的物質(zhì)是什么？解的物質(zhì)是什么？定性分析與定量分析結(jié)合定

14、性分析與定量分析結(jié)合解法指導(dǎo)解法指導(dǎo) 定性：定性：陽離子放電順序：陽離子放電順序：Cu2+H+Na+ 陰離子放電順序：陰離子放電順序：Br-Cl-OH-定量：定量：當(dāng)電路中通過當(dāng)電路中通過0.1mol電子時：電子時： 電解電解0.05molCuBr2 繼續(xù)通過繼續(xù)通過0.1mol電子時：電子時： 電解電解0.05molCuCl2 再通過再通過0.1mol電子時：電子時： 電解電解0.1molNaCl 最后通過最后通過0.1mol電子時：電解電子時：電解0.05molH2O以等質(zhì)量的鉑棒和銅棒做電極，電解硫酸銅溶液，以等質(zhì)量的鉑棒和銅棒做電極，電解硫酸銅溶液，通電一段時間后，其中一極質(zhì)量增加了通電一段時間后，其中一極質(zhì)量增加了a g,此時兩此時兩極的質(zhì)量差為極的質(zhì)量差為( )A.只能為只能為a gB.只能為只能為2a gC.可能為可能為a g，也可能為，也可能為2a gD.只可能為只可能為a /2 gC【能力訓(xùn)練能力訓(xùn)練3】金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）( )A 陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni22eNiB 電解過程中