電解池及應用

關于電解池及應用第1頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.a今有2H2+O2=2H2O反應,KOH為電解質溶液構成燃料電池,則負極應通入___氣,正極通入___氣,電極反應為:負極_______________

正極_____________b如把KOH改為H2SO4作導電物質則電極反應:負極____________正極____________a和b的電池液不同,反應進行后溶液的PH值各有何變化_________________c.如把H2改CH4,

KOH作導電物質則電極反應為:負極_______________

正極____________

總反應式______________氫氧2H2+4OH--4e-

=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-

=

4H+O2+4H++4e-=2H2Oa變小b變大CH4+10OH--8e-

=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O第2頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是：

1/2H2+NiO(OH)Ni(OH)2據此反應判斷，下列敘述中正確的是（）A.電池放電時，負極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時，鎳元素被氧化C.電池充電時，氫元素被還原 D.電池放電時，H2是負極CD第3頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.

有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是()①每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole-②負極上CH4失去電子，電極反應式：

CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③正極上是O2獲得電子，電極反應式為：

O2+2H2O+4e-=4OH-④電池放電后，溶液pH升高

A.①②③B.①③④C.①②④D.①②③④A

第4頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月例1.判斷下列裝置的性質、現象、產物第5頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月上述各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是

。討論與交流注.在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解池陽極的腐蝕＞原電池陰極的腐蝕＞化學腐蝕＞有防腐措施的腐蝕5、2、1、3、4第6頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月電離

電解

條件過程特點聯系

電解質溶于水或受熱融化狀態(tài)電解質電離后，再通直流電電解質電離成為自由移動的離子。CuCl2=Cu2++2Cl-通電陰陽離子定向移動，在兩極上失得電子成為原子或分子。CuCl2==Cu+Cl2↑只產生自由移動的離子發(fā)生氧化還原反應生成了新物質電解必須建立在電離的基礎上小結1電解與電離的區(qū)別與聯系第7頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月寫出下列物質的電離方程式

CuCl2

H2ONaHSO4CH3COONH4

結論：電解質通電前在水溶液中自由移動的陰、陽離子作______________運動；在外電源的作用下（直流電)，改作_________移動而導電。在導電的同時，在陽、陰兩極發(fā)生氧化—還原反應，即被電解，電離是__________的前提。

自由定向電解而金屬導電是由自由電子的定向運動形成，無反應發(fā)生，無新物質生成，兩者有本質區(qū)別。第8頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月電解池電極反應規(guī)律（陽氧陰還）(1)陰極：得電子，還原反應

①電極本身不參加反應②一定是電解質溶液中陽離子“爭”得電子(2)陽極：失電子，氧化反應

①若為金屬（非惰性）電極，電極失電子②若為惰性電極，電解質溶液中陰離子“爭”失電子第9頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月例.(2008江蘇13)用惰性電極實現電解，下列說法正確的是（）A.電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶液pH不變B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH－，故溶液pH減小C.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1:2D.電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為1:1D第10頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

【思考】“實驗派”經過反復、多次、精確的實驗測定，證明電解氯化銅溶液時pH值的變化如下圖曲線：（1）電解前氯化銅溶液的pH值處于A點位置的原因是什么？（2）“實驗派”的實驗結論是

，該觀點的理由是（從化學原理上加以簡述）:隨著電解的進行,溶液的pH下降.生成的氯氣溶于水使溶液酸性增強.氯化銅為強酸弱堿鹽,銅離子水解使溶液呈酸性.第11頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe寫出下列裝置的電極反應式，并判斷A、B、C溶液PH值的變化。鞏固練習第12頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關敘述正確的是

A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B第13頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月用鉑電極電解下表中各組物質的水溶液，電解一段時間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在①和④兩極，電極產物的物質的量之比為1︰2的是甲乙

ABCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HClHNO3

D第14頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是A．X是正極，Y是負極B．X是負極，Y是正極C．CuSO4溶液的PH值逐漸減小D．CuSO4溶液的PH值不變

a

?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC第15頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月5.用兩支惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解。當電解液的PH值從6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的質量大約是：

A、27mgB、54mgC、108mgD、216mgB第16頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電解原理的應用第17頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月電解飽和食鹽水反應原理

思考:（1）電解池的兩極各產生什么現象?若在兩極附近均滴加酚酞試液，會有什么現象?（2）怎樣初步檢驗兩極產物的生成?（3）結合教材，分析產生這種現象的原因。在U型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極。接通直流電源實驗裝置第18頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電解食鹽水現象：陽極：有氣泡產生，使?jié)駶櫟牡矸郏璌I溶液變藍陰極：有氣泡產生，滴加酚酞溶液變紅陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑(條件:通電)實驗裝置第19頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）生產設備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽極：鈦鋼網陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。（2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應生成，而影響氫氧化鈉的產量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿第20頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽離子交換膜陽極金屬鈦網陰極碳鋼網陽極室陰極室第21頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月提示：第二個問題：精制食鹽水

由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質呢？3.所有試劑只有過量才能除盡，你能設計一個合理的順序逐一除雜嗎？2.用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1.用什么方法除去泥沙？電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題:第22頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、

Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、OH-

、引入CO32-Na+、Cl-沉降除泥沙略過量BaCl2

溶液除SO42-略過量Na2CO3

溶液除Ca2+、Ba2+

略過量NaOH溶液除Fe3+、Mg2+

過濾，加適量HCl溶液調節(jié)PH除CO32-、OH-第23頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.銅的電解精煉

一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅含雜質(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽極：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-（主要）

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-→Cu陽極泥電解完后，CuSO4溶液的濃度會略有減小CuSO4溶液第24頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（08天津高考12）金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，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Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：

Ni2++2e—=NiB．電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+

和

Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD第25頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電解原理的應用--電鍍1.定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過程。2.目的：4.電鍍的特點：3.電鍍材料的選擇：陰極——鍍件電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液陽極——鍍層金屬使金屬增強抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。1）陽極本身參加電極反應2）電解質溶液的濃度保持不變第26頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月陽極：6O2--12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al4.冶煉鋁通電總式：2Al2O34Al+3O2↑原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?第27頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月裝置原電池電解池實例

原理

形成條

電極名稱

電子流向

電流方向

電極反應

能量轉化

應用

發(fā)生氧化還原反應，從而形成電流電流通過引起氧化還原反應兩個電極、電解質溶液或熔融態(tài)電解質、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應電源、電極（惰性或非惰性）、電解質（水溶液或熔融態(tài)）

由電極本身決定正極：流入電子負極：流出電子

由外電源決定陽極：連電源正極陰極：連電源負極（外電路）負極→正極

電源負極→陰極→陽極→電源正極（外電路）正極→負極電源正極→陽極→陰極→電源負極負極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）正極：2H++2e-

=H2↑（還原原應）

陽極：2CI--2e-=CI2↑(氧化反應)陰極:Cu2++2e-=Cu(還原反應)化學能→電能電能→化學能設計電池、金屬防護氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池電解氯化銅第28頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應將電能轉變成化學能的裝置。應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應陰極：還原反應陽極：氧化反應陰極：還原反應應用電解原理將不純的金屬提純的裝置。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極②電解質溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應陰極：還原反應第29頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.a、b哪一極為正極？2.若要給鐵叉鍍鋅，

a極選用什么材料？選擇何種溶液？思考:e-第30頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬性強弱的判斷

已知①M+N2+=M2++N②Pt極電解相同濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M③N與E有導線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反應：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，則四種金屬活潑性由強到弱為

答案：P>M>N>E第31頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO41.電解時,應以

作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會

,

2.陽極反應式為

,

3.總電解反應式為

.

2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑答案:Fe增大MnO42—_e-

=MnO4—第32頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月電解計算——電子守恒法鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質的量.解析：陽極4OH--4e-=2H2O+O2↑

陰極Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑

陽極轉移電子的物質的量為:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即產生H+2mol.

陰極生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0

生成H2轉移的電子:0.5×2=1mol,故還有1mole-

用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol.第33頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－計算關系式：例二：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質的量濃度為（）

A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A第34頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月某硝酸鹽晶體化學式為M(NO3)x·nH2O，式量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進行電解。當有0.01mol電子轉移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求：①金屬M的相對原子質量及x、n值；②電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。

Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3產生H+為0.01mol，pH=1第35頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現a極板質量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的A練習第36頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.根據金屬活動順序表，Cu不能發(fā)生如下反應：

Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但選擇恰當電極材料和電解液進行電解，這個反應就能變?yōu)楝F實。下列四種電極材料和電解液中，能實現該反應最為恰當的是ABCD陽極石墨CuCuCu陰極石墨石墨FePt電解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2OB第37頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.德國人哈伯發(fā)明了合成氨技術而獲得1918年諾貝爾化學獎，但該方法須在高溫高壓催化劑，否則難以自發(fā)進行。2000年希臘化學家斯佳在《科學》雜志上公布了他的新發(fā)明在常壓下把氫氣與氮氣通入一加熱到570℃的電解池（如圖）氫氮在電極上合成氨，而且轉化率高于哈伯法的五倍，達到80%.該電解池采用了能傳導某種離子（H+、Li+、F-、O2-

）的固體復合氧化物為電解質（簡稱SCY），吸附在SCY內外側表面的金屬鈀多孔多晶薄膜為電極。寫出上文中電解池的陰陽極反應式和電解池總反應式。固體復合氧化物第38頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：陽極：3H2O-6e－→6H+陰極：N2+6e+6H+→2NH3通電電解反應

：N2+3H22NH3第39頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.在如下的裝置中進行電解，并已知鐵極的質量減小11.2克。（1）A是電源的

極（2）電解過程中，電路中通過

摩電子（3）Ag極的電極反應是

；析出物質是

克（4）Cu(a)的電極反應是

；（5）Cu(b)的電極反應是

。第40頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月5.按照下圖接通線路，反應一段時間后，回答下列問題（假設所提供的電能可以保證電解反應的順利進行）：（1）U型管內發(fā)生什么現象?寫出有關反應的化學方程式（2）在Ab燒杯中發(fā)生什么現象（3）如果小燒杯中有0.508克碘析出，問大燒杯中，負極減輕多少克?第41頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月6.按下圖的裝置進行電解實驗：A極是銅鋅合金，B極為純銅，電解質中含有足量的銅離子。通電一段時間后，若A極恰好全部溶解，此時B極質量增加7.68克，溶液質量增加0.03克，則A合金中Cu、Zn原子個數比為

A4︰1B3︰1C2︰1D任意比第42頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月電化學專題３＼４第43頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月FeCu氯化銅溶液氯化銅溶液CuC氯化銅溶液CuC1、寫出下列裝置的電極反應，并標明氧化反應還原反應ABDCFeCu氯化鈉溶液練習第44頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1、池型的判斷有外加電源一定為電解池，無外加電源一定為原電池；多池組合時，一般含活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動下的電解池。小結：一、原電池與電解池的比較及判斷：3、電解池放電順序的判斷陽極放電：

1）惰性電極：則溶液中陰離子放電。

2）非惰性電極：電極材料首先失電子。陰極放電：電極材料受保護，溶液中陽離子放電。2、電極的判斷原電池，看電極材料，電解池看電源的正負極。第45頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4、判斷溶液的pH變化：先分析原溶液的酸堿性，再看電極產物。（1）如果只產生氫氣而沒有氧氣，只pH變大；

（2）如果只產生氧氣而沒有氫氣，只pH變小；（3）如果既產生氫氣又產生氧氣

①若原溶液呈酸性則pH減小；②若原溶液呈堿性pH增大；③若原溶液呈中性pH不變。第46頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月①電極：陽極——鍍層金屬陰極——待鍍金屬制品小結：二、電解池的應用----電鍍及氯堿工業(yè)待鍍制品銅片硫酸銅溶液②電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質溶液。③電解質溶液：溶液中CuSO4的濃度保持不變。1、電鍍第47頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月⒉氯堿工業(yè)原理氯堿工業(yè)（離子膜法）+－精制飽和NaCl淡鹽水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHCl－Cl2H+OH－Na+Na+交換膜第48頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月舉例：1、a極變細，b極變粗：2、a極變細，b極有氣泡：3、a極變粗，b極有氣泡：4、a極有氣泡,b極有氣泡，且氣體體積比為2：15、a極有氣泡,b極有氣泡;陰極加酚酞變紅拓展練習第49頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4、下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實驗

數天后數天后圖一圖二（1）上述兩裝置中鐵釘發(fā)生變化的共性是：（2）圖一說明原溶液呈性，鐵釘發(fā)生腐蝕，電極反應為：（3）圖二說明原溶液呈性，鐵釘發(fā)生腐蝕，電極反應為：發(fā)生了原電池反應中性或弱堿吸氧負極：Fe-2e=Fe2+

；正極：2H2O+O2+2e

=4OH-

負極：Fe-2e=Fe2+

；正極：2H++2e=H2↑較強酸性析氫練習第50頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月小結：三、電解池及原電池的應用----金屬的防護1）金屬腐蝕快慢的判斷①電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐蝕措施的腐蝕②同一種金屬的腐蝕：強電解質>弱電解質>非電解質2）金屬的防護方法①改變金屬內部結構②覆蓋保護層③電化學保護法外加電源的陰極保護法犧牲負極的正極保護法第51頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月5.下列裝置暴露空氣中一段時間,鐵的腐蝕由快到慢順序

.FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水)B(海水)C(海水)D(海水)FeSnF(天然水)E(海水)DEFACB拓展練習第52頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月6、汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀灰鉛的鉛板和另一組結構相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液?？偡磻綖椋篜b+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（1）試寫出放電時的正、負極反應式正極:______________________________________負極:______________________________________（2）試寫出充電時的陽、陰極反應式陽極:__________________