化学第三节电解池省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 电化学基础,第三节 电解池,1/40,复习回顾,原电池：将化学能转变为电能装置。,想一想：组成原电池条件是什么?,Zn,Cu,CuCl,2,溶液,e,e,两个活性不一样电极,电解质溶液,(普通与活泼性强电极能发生氧化还原反应),形成闭合回路,(4),自发进行氧化还原反应,2/40,复习回顾,原电池：将化学能转变为电能装置。,原电池电极怎样判断?,Zn,Cu,CuCl,2,溶液,e,e,负极,正极,较活泼金属,较不活泼金属,或非金属,电子流出,电子流入,氧化反应,还原反应,3/40,联想,*,质疑,G,Zn,Cu,C,C,CuCl,2,溶液,负极：,正极：,电池总反应：,CuCl,2,溶液,复习回顾,写一写：原电池电极反应式?,Zn 2e,-,=Zn,2+,Cu,2+,2e,-,=Cu,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,4/40,CuCl,2,溶液在电流作用下发生了化学改变，分解生成了Cu和Cl,2。,一、电解原理,试验4-2：,用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液,阴极,阳极,氯,气,铜,CuCl,2,溶液,有气泡，气体有刺激性气味，并能使 湿润KI-淀 粉试纸变蓝,碳棒上有一层红色,物质析出,现象：,阴极：,阳极：,铜,Cl,2,结论：,5/40,电解氯化铜溶液微观模拟,试验分析：,6/40,一、电解原理,1、电解：,使电流经过电解质溶液而在阴、,阳两极引发氧化还原反应过程。,2、电解池（,电解槽,）：,把电能转化为化学能装置。,注意,：,（1）,直流电源,。,（2）,熔融态,电解质也能被电解。,（3）电解是,不可逆,。,【,思索1,】,电解池两极是怎样确定？,7/40,、两个电极及电极反应,阴极,：与电源,负极,相连电子流入,还原,反应,阳极,：与电源,正极,相连电子流出,氧化,反应,、两个电极确实定及电极反应,e,e,C,C,CuCl,2,溶液,阴极,阳极,8/40,、两个电极类型：,惰性电极(铂、金、石墨)：,仅仅导电，不参加反应,活性电极(除铂、金外金属)：,既能够导电、又能够参加电极反应,惰性电极与活性电极,【,思索2,】形成电解池条件是什么？,Cu,C,u,CuCl,2,溶液,阴极,阳极,C,C,CuCl,2,溶液,阴极,阳极,9/40,4、形成电解池条件,e,e,C,C,CuCl,2,溶液,与电源相连两个电极,电解质溶液或熔融,电解质,形成闭合回路,阴极,阳极,【,思索3,】在电解过程中，电子、离子是怎样形成闭合回路？,10/40,5、电子流向:,电子从外加电源负极流出，流到电解池阴极，再从阳极流回电源正极。,（注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）,6、离子定向移动方向:,阳离子,向,阴极,移动,阴离子,向,阳极,移动。,【,思索4,】电解质溶液导电实质是什么？,e,e,C,C,CuCl,2,溶液,阴极,阳极,【,思索5,】怎样书写电极反应方程式和总方程式？,11/40,通式：,阴极：,氧化剂ne,-,=还原产物,阳极：,还原剂ne,-,=氧化产物,总电解反应式：阴阳极反应式相加所得式子（,考虑电子守恒,）,7、电极反应式书写：,e,e,C,C,CuCl,2,溶液,阴极,阳极,阴极,：Cu,2+,+2e,-,Cu,还原反应,阳极,：2Cl,-,-2e,-,Cl,2,氧化反应,总反应式：,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,12/40,加CuCl,2,溶液,变小,【,思索6,】电解后氯化铜浓度怎样改变？,【,思索7,】若要使电解质溶液复原，怎么办？,【,思索8,】什么叫放电？,阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫放电。,【,思索9,】为何Cu,2+,、Cl,-,放电，而不是,H,+,和OH,-,？,阴离子放电：,与阴离子还原性相对强弱相关,阳离子放电：,与阳离子氧化性相对强弱相关,【,思索10,】阴阳离子放电次序是什么？,13/40,8、离子放电次序：,Ag,+,Hg,2+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,(H,+,浓度较大时）Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,H,+,（浓度较小时）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,不论是惰性电极还是活性电极,都不参加,电极反应，发生反应是溶液中阳离子。,阴极:,活性材料作电极时：,活性电极失去电子。,用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：,S,2-,SO,3,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,NO,3,-,SO,4,2-,(等含氧酸根离子）F,-,阳极：,阴离子还原性次序是：,阳离子氧化性次序是：,14/40,【,思索11,】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu,2,和Cl,放,电基本完成后，电解过程是否也就停顿了呢？,原溶液变为纯水，实际上是电解水过程，所以：,阴极：,4H,+,+4e,=2H,2,阳极：,4OH,4e,=2H,2,O+O,2,总反应：,2H,2,O=2H,2,+O,2,【,思索12,】,在电解氯化铜溶液装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又怎样呢？写出电极反应。,电解,15/40,阴极：2H,+,+2e,=H,2,阳极：2Cl,2e,=Cl,2,总反应：2NaCl+2H,2,O=2NaOH+H,2,+Cl,2,【,思索13,】,氯化钠溶液换成,熔融氯化钠,，其结果又怎样呢？写出电极反应。,电解,16/40,阴极,：2Na,+,+2e,-,=,2Na,（还原反应）,阳极,：2Cl,-,-2e,-,=,Cl,2,（氧化反应）,总式：,2,NaCl 2Na+Cl,2,电解,阴极,阳极,氯,气,钠,熔融NaCl,【,思索14,】分析电解反应（用惰性电极时）普通思绪是什么？,17/40,小结1：,分析电解反应,(用惰性电极时),普通思绪：,明确溶液中存在哪些离子,依据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应离子先后，,最终分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,【,思索15,】,电解与电离有哪些异同呢？,18/40,阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如：,CuCl,2,=Cu+Cl,2,电离,电解,条件,过,程,特点,联络,通电,电解质溶于水或受热融化状态,电解质电离后，再通直流电,电解质电离成为自由移动离子。例：CuCl,2,=Cu,2+,+2Cl,-,只产生自由移动离子,发生氧化还原反应生成了新物质,电解必须建立在电离基础上,【,思索16,】电解池与原电池有哪些异同呢？,小结2：,电解与电离比较：,19/40,【,思索17,】电解池有什么规律？,电解池,能量转换,离子迁移,方向,发生氧化反应电极,发生还原反应电极,反应能否自发,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移,阳离子向阴极迁移,原电池,化学能转化为电能,负极,正极,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移,相同点,(从原理分析),都是氧化还原反应,小结3：,原电池与电解池比较:,不自发,自发,20/40,小结4：,电解规律（惰性电极）,阴极,阳极,氯,气,铜,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,CuCl,2,阳极：2Cl,-,-2 e,-,=Cl,2,阴极：Cu,2+,+2e,-,=2Cu,减小,增大,CuCl,2,CuCl,2,溶液,CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,21/40,阳极,阴极,氧气,氢,气,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,Na,2,SO,4,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,Na,2,SO,4,阳极,:,4OH,-,-,4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极:,4H,+,+4e,-,=,2H,2,变大,不,变,加,H,2,O,Na,2,SO,4,溶液,2H,2,O 2H,2,+O,2,电解,22/40,阳极,阴极,氯气,氢,气,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,NaCl,阳极:,2Cl,-,-,2e,-,=Cl,2,阴极:,2,H,+,+2e,-,=H,2,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+H,2,+Cl,2,电解,减小,增,大,加,HCl,NaCl溶液,23/40,实例,电极反应,浓度,PH值,复原,CuSO,4,阳极,阴极,氧,气,铜,阳极:,4OH,-,-,4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：Cu,2+,+2e,-,=,Cu,减小,减小,加,CuO,CuSO,4,溶液,2,CuSO,4,+,2H,2,O 2,Cu+,O,2,+2H,2,SO,4,电解,24/40,电解质溶液用惰性电极电解示例,：,电解,类型,举 例,电极反应,溶液,PH,改变,溶液,复原,方法,物质类别,实例,仅溶,剂水,电解,仅溶,质电,解,溶质,和溶,剂都,电解,含氧酸,H,2,SO,4,强碱,NaOH,活泼金属含氧酸盐,Na,2,SO,4,无氧酸,HCl,阴极:4H,+,+4e,-,=2H,2,阳极:4OH,-,4e,-,=O,2,+2H,2,O,减小,增大,不变,H,2,O,阳极:2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极:2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属无氧酸盐,CuCl,2,阳极:2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极:Cu,2+,+2e,-,=,Cu,增大,CuCl,2,活泼金属无氧酸盐,NaCl,阳极:2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极:2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属含氧酸盐,CuSO,4,阳极:4OH,-,4e,-,=O,2,+2H,2,O,阴极:2Cu,2+,+4e,-,=,2Cu,减小,CuO,放氢生碱,放氧生酸,25/40,巩固练习,1、电极反应方程式及电解总反应方程式书写(惰性电极，溶液)：,H,2,SO,4,HClNaOH,K,2,SO,4,CuCl,2,CuSO,4,NaClKMnO,4,2、用石墨作电极电解CuCl,2,、NaCl混合溶液时，阴极析出物质是_；阳极产物是_。,3、两极都用银片作电极电解AgNO,3,溶液时，阳极产物是_；阴极产物是_。,26/40,练习,4、试写出以下装置中所发生电极反应方程式。,石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁,CuSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,(A)(B)(C),27/40,二、电解原理应用,1、氯碱工业（,电解饱和食盐水,以制造烧碱、氯气和氢气工业）,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+Cl,2,+H,2,食盐水中存在离子：,Na,+,、Cl,-,、H,+,、OH,-,离子放电次序：,阳离子,H,+,Na,+,阴离子,Cl,-,OH,-,电极反应：,H,+,Na,+,Cl,-,OH,-,阴极,阳极,氧化反应,还原反应,28/40,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H,2,O（含少许NaOH）,离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,29/40,泥沙,、,Na,+,、Cl,-,、Mg,2+,、Ca,2+,、Fe,3+,、SO,4,2-,Na,+,、Cl,-,、.Mg,2+,、Ca,2+,、Fe,3+,、SO,4,2-,Na,+,、Cl,-,、Mg,2+,、Ca,2+,、Fe,3+,、,引入,Ba,2+,Na,+,、Cl,-,、Ca,2+,、,Ba,2+,、,引入OH,-,Na,+,、Cl,-,、,CO,3,2-,、,OH,-,Na,+,、Cl,-,沉降,除泥沙,略过量BaCl,2,溶液,除SO,4,2-,略过量Na,2,CO,3,溶液,除Ca,2+,.,Ba,2+,略过量NaOH 溶液,除Fe,3+,Mg,2+,适量HCl溶液,调整PH 除,CO,3,2-,、,OH,-,30/40,含氯漂白剂,有机合成、造纸,玻璃、肥皂,纺织、印染,有机合成,氯化物合成,农药,金属冶炼,有机合成,HCl,盐酸,电解饱和食盐水,以氯碱工业为基础化工生产,H,2,NaOH,湿氯气,湿氢气,液碱,Cl,2,31/40,二、电解原理应用,2、电镀（在一些金属表面镀上一薄层其它金属或合金方法）,电镀铜原理,铜片,待镀件,硫酸铜溶液,阳极：,镀层金属,阴极：,待镀金属制品,电镀液：,含有镀层金,属离子电解质,阳极：,镀层金属（纯铜板）,阴极：,待镀金属制品,电镀液：,含有镀层金 属电解质（硫酸铜溶液）,电镀铜,阳极降低质量等于阴极增加质量,。,32/40,3、粗铜电解精炼,+,纯铜,粗铜,CuSO,4,溶液,问:电解完后,CuSO,4,溶液浓度有何改变？,阳极：,Zn-2e,-,=Zn,2+,Fe-2e,-,=Fe,2+,Ni,-2e,-,=Ni,2+,Cu-2e,-,=Cu,2+,Zn Fe Ni,Cu,Ag Au,阴极:,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阳极泥,33/40,电解精炼铜,34/40,电解精炼铜原理：,粗铜溶解与纯铜生成：,阳极（粗铜）：Cu 2e,-,=Cu,2+,阴极（纯铜）：Cu,2+,+2e,-,=Cu,比铜活泼金属：,Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；,比铜不活泼金属：,Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；,电解质溶液中CuSO,4,浓度减小。,阳极降低质量不等于阴极增加质量。,35/40,制取金属钠,电解熔融状态氯化钠。,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2Na,+,+2e,-,=2Na,总反应：,2NaCl(,熔融),2Na +Cl,2,4、电冶金,冶炼,Na、Ca、Mg、Al,这么活泼金属，,电解法,几乎是唯一可行工业方法。,36/40,电解熔融氯化钠制钠,37/40,制取金属铝,电解熔融状态氧化铝。,阳极：,6O,2,-,12e,-,=3O,2,阴极：,4Al,3,+,+12e,-,=4Al,总反应：,2Al,2,O,3,(,熔融),4Al +3O,2,冰晶石,思索:工业上为何用电解,熔融氧化铝,方法冶炼铝而不用,AlCl,3,?,AlCl,3,为分子晶体，在融融状态下不电离，不导电，不能被电解。,38/40,电解池、电解精炼池、电镀池比较,电解池,电解精炼池,电镀池,定义,形成,条件,电极,名称,电极,反应,将电能转变成化学能装置。,应用电解原理在一些金属表面镀上一层其它金属装置。,两电极接直流电源,电极插人电解质溶液,形成闭合回路,镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极,电镀液须含有镀层金属离子,阳极：电源正极相连,阴极：电源负极相连,阳极：镀层金属；,阴极：镀件,阳极：氧化反应,阴极：还原反应,阳极：氧化反应,阴极：还原反应,应用电解原理将不纯金属提纯装置。,不纯金属接电源正极纯金属接电源负极,电解质溶液须待提纯金属离子,阳极：不纯金属；,阴极：纯金属,阳极：氧化反应,阴极：还原反应,39/40,例1：,铂电极电解1LCu(NO,3,),2,和KNO,3,混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(标况)气体.求电解后溶液pH,并确定析出铜物质量.,解析：阳极 4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极 Cu,2+,+2e,-,=Cu 2H,+,+2e,-,=H,2,阳极转移电子物质量为:0.54=2mol,消耗OH,-,2mol,即产生H,+,2mol.,阴极生成0.5molH,2,消耗H,+,1mol;所以溶液中C(H,+,)=1mol/L pH=0,生成H,2,转移电子:0.5 2=1mol,故还有1mole,-,用于还原Cu,2+,可析出铜为0.5mol.,三、电解计算,电子守恒法,40/40,