电解质在通电情况下的变化.ppt

*,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,杨浦高级中学高一化学,第七章 探究电解质溶液的性质,第四节 电解质溶液在通电情况下的变化,原电池,“负极出电子，电子回正极”,必发生,失电子,的,氧化反应,必发生,得电子,的,还原反应,原 电 池 原 理,复习回忆,G,Zn,Cu,H,2,SO,4,溶液,写出右图原电池的电极反应、电池总反应。,负极：,Zn 2e,-,Zn,2+,正极：,2H,+,2e,-,H,2,电池总反应：,Zn+H,2,SO,4,ZnSO,4,+H,2,构成原电池的条件是什么？,(1),有两个活动性不同的导体作电极,(2),两电极都,接触,电解质溶液（酸、碱、盐）,正极、负极、电解质溶液构成闭合回路,(3),负极材料能与电解质溶液能发生自发进行的氧化还原反应。,把,化学能转化为电能,的,装置。,闭合电路,电极相连,接触,电解质溶液,自发的氧化还原反应分两处进行,简单原电池的正负极和电子流向如何？,氧化反应,Zn-2e,Zn,2+,铜锌,原电池,电解质溶液,失,e,，沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H,+,+2e,-,H,2,阴离子,阳离子,负极,正极,阳离子,判断下列装置，哪些能形成原电池,?,NaOH,Al,C,(A),酒精,Zn,Cu,(B),H,2,SO,4,Zn,Zn,(C),(D),H,2,SO,4,Zn,Cu,H,2,SO,4,ADE,盐桥,(E),一、电解氯化铜溶液,C,C,CuCl,2,溶液,问题：如果把两根石墨棒作电极插入,CuCl,2,溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？,e,-,e,-,e,-,e,-,通电时离子和电子的移动方向,Cu,2,+,H+,OH-,Cl,-,电极电势高,电极电势低,+,【,实验,】,1,实验现象及结论：,与电源负极相连的碳棒有一层红色的,铜,生成。,发生还原反应,阴极,。,与电源正极相连的碳棒上有气泡产生，经检验，是,氯气,。,发生氧化反应,阳极。,反应式：,CuCl,2,Cu+Cl,2,C,C,CuCl,2,溶液,Cu,Cl,2,阴极,阳极,2,电解氯化铜溶液原理：,通电前：,CuCl,2,Cu,2+,+2Cl,，,Cu,2+,、,Cl,为自由移动的离子；,通电后：,Cu,2+,移向阴极得到电子，,Cl,移向阳极失去电子；,电极反应：,阳极：,2Cl,2e,Cl,2,（,氧化反应,）,阴极：,Cu,2+,2e,Cu,（,还原反应）,总反应式：,CuCl,2,Cu+Cl,2,通电前,阴极,阳极,通电后,1.,电解,概念,:,使电流通过电解质溶液,(,或熔化的电解质,),而在阴阳两极引起氧化,还原反应的过程,二,、,电解原理及其应用,2.,电解池,(1),装置特点：将电能转化转化为化学能,(2,),形成条件,两个电极（只说阴、阳极，不能讲正负极）,电解质溶液,(,或熔化的电解质,),直流电源（形成闭合回路）,3,电极的判断,阴极：,与,电源负极相连，电子流入，发生还原反应,阳极,:,与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应,Cu,2+,H,+,OH,-,Cl,-,e,-,e,-,（,1,）在阳极上,活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。,用惰性电极,(Pt,、,石墨,),时：溶液中阴离子的放电顺序：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,NO,3,-,SO,4,2-,(,等含氧酸根离子）,F,-,。,（,2,）在阴极上,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是,：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,（,与金属活动性顺序相反）,4,电解电极产物的判断：,要判断电极反应的产物必须,掌握放电顺序。,（,一）氯碱工业简介,1,、概念：,工业上用电解饱和食盐水的方法来制烧碱、氯气、氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。,三、氯碱工业,2,、,氯碱工业产品：,电解饱和食盐水,NaOH,Cl,2,H,2,含氯漂白剂,HCl,有机合成,造纸,玻璃,肥皂,纺织,印染,有机合成,合成氯化物,农药,有机合成,金属冶炼,（二）氯碱工业原理,思考,:,（,1,）电解池的两极各产生什么现象,?,若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象,?,（,2,）怎样初步检验两极产物的生成,?,在,U,型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源,1.,电解食盐水,现象：,阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉,KI,溶液变蓝,阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,阳极：,2Cl,-,-2e,-,Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,H,2,总式：,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+H,2,+Cl,2,(,条件,:,通直流电,),NaCl,是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，微弱电离，因此在溶液中存在着,Na,、,H,、,Cl,、,OH,四种离子。当接通直流电源后，带负电的,OH,和,Cl,向阳极移动，带正电的,Na,和,H,向阴极移动。在这样的电解条件下，,Cl,比,OH,容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。,在阴极，,H,比,Na,容易得到电子，因而,H,不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出。,溶液中的,H,是由,水的电离生成,的，由于,H,在阴极上不断,得到电子,而生成,H,2,放出，,破坏,了附近的,水的电离平衡,，水分子继续电离出,H,和,OH,，,H,又不断得到电子变成,H,2,，结果在,阴极区,溶液里,OH,的浓度相对地增大,，使,酚酞试液变红,。,+,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,（,含少量,NaOH,）,离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,2,氯碱工业,:,离子交换膜法制烧碱,（,1,）生产设备名称：离子交换膜电解槽,阴极：碳钢 阳极：钛,阳离子交换膜：只允许阳离子通过,(,Cl,、,OH,离子和气体不能通过,),，把电解槽隔成阴极室和阳极室。,（,2,）离子交换膜的作用：,a,、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；,b,、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。,粗盐的成份：,泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜,精制食盐水,杂质的除去过程：,粗盐水,含少量,Ca,2+,.Mg,2+,精制盐水,1,、,Na,2,CO,3,必须在,BaCl,2,之后,2,、加入盐酸在过滤之后,复习思考：,1,根据什么确定电解池的电极名称？根据什么确定原电池的电极名称？,2,氯化铜溶液中有氯离子、氢氧根离子、铜离子、氢离子，为什么电解氯化铜溶液时氯离子和铜离子分别在电极上放电生成氯气和铜，而不是氢氧根离子、氢离子放电生成氧气和氢气？,3,用惰性电极电解时，常见的阴阳离子放电顺序？,4,电解加有酚酞的饱和食盐水时什么极附近溶液变红？为什么？,5,精制食盐水时除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,SO,4,2-,时加入试剂的顺序？,1,根据什么确定电解池的电极名称？根据什么确定原电池的电极名称？,电解池：,与电源负极相连的电极叫,阴极；,与电源正极相连的电极叫阳极。,原电池：,较活泼金属电极叫负极；,较不活泼金属电极叫正极,(,或能导电的非金属如石墨等,),2,氯化铜溶液中有氯离子、氢氧根离子、铜离子、氢离子，为什么电解氯化铜溶液时氯离子和铜离子分别在电极上放电生成氯气和铜，而不是氢氧根离子、氢离子放电生成氧气和氢气？,答：,Cu,2+,H,移向阴极，,Cu,2+,比,H,容易得到电子，因而,Cu,2+,不断地从阴极获得电子被还原金属铜；,Cl,和,OH,移向阳极，,Cl,比,OH,容易失去电子，因而,Cl,在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子而得到氯气；,3,用惰性电极电解时，常见的阴阳离子放电顺序？,阳极：用惰性电极,(Pt,、,石墨,),时：溶液中阴离子的放电顺序：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,NO,3,-,SO,4,2-,(,等含氧酸根离子）,F,-,。,阴极：阳离子在阴极上放电顺序是,：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,2+,K,+,（,与金属活动性顺序相反）,4,电解加有酚酞的饱和食盐水时什么极附近溶液变红？为什么？,阴极附近溶液变红。,水的电离生成,H,和,OH,，由于,H,在阴极上不断,得到电子,而生成,H,2,放出，,破坏,了附近的,水的电离平衡,，结果在,阴极区,溶液里,OH,的浓度相对地增大,，使,酚酞试液变红,。,5,精制食盐水时除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,SO,4,2-,时加入试剂的顺序？,Na,2,CO,3,必须在,BaCl,2,之后；,加入盐酸在过滤之后。,1.,电镀,定义,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,装置,阳极：,Cu-2e,Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e,Cu,电镀的结果，硫酸铜溶液的浓度保持不变。,电镀材料的选择,阴极,镀件,电镀液,含有镀层金属离子的溶液,阳极,镀层金属,铁片,铜片,硫酸铜溶液,四、电解原理的应用,2.,铜的电解精炼,电极反应式,阴极,（纯铜）,:Cu,2+,+2e-,Cu (,还原反应,),阳极,（粗铜）,:Cu -2e-,Cu,2+,(,氧化反应,),Zn -2e,-,Zn,2+,Ni-2e,-,Ni,2+,阳极泥,:,相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,粗铜,纯铜,CuSO,4,溶液,小结,与电源正极相连,阳极,阴极,与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,1,、电源、电极、电极反应关系,2,、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金,1,、池型的判断,有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。,小结：一、原电池与电解池的比较及判断：,3,、电解池放电顺序的判断,阳极放电：,1,）惰性电极：,则溶液中阴离子放电。,2,）,非,惰性电极,：电极材料首先失电子。,阴极放电：,电极材料受保护，溶液中阳离子放电。,2,、电极的判断,原电池，看电极材料，电解池看电源的正负极。,实 质,装置名称,能量转化,电极名称,装置差异,电子流向,电极反应,原电池,电解池,负极：电子流出正极：电子流进,阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连,无电源，两极材料不同,有电源，两极材料可同可异,正极：得电子还原反应,负极：失电子氧化反应,阴极：得电子还原反应,阳极：失电子氧化反应,电源负极,阴极,电源正极 阳极,负极 正极,化学能 电能,电能 化学能,电极式写法：,找物质，标得失,选离子，平电荷,配个数，巧用水,负极判断方法：,1,、较活泼的金属,2,、电子流出,3,、发生氧化反应,阳极判断方法：,1,、连电源正极,2,、发生氧化反应,3,、阴离子移向,原电池,电解池,电镀池,定义,化学能转变成电能的装置。,将电能转变成化学能的装置。,应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。,形成,条件,活动性不同两电极,电解质溶液,形成闭合回路,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的离子,电极,名称,负极：较活泼金属；,正极：较不活泼金属,(,或能导电的非金属等,),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,电极,反应,负极：氧化反应,正极：还原反应,阳极：氧化反应,阴极：还原反应,阳极：氧化反应,阴极：还原反应,三池比较：,原电池、电解池、电镀池的比较,练习,1,、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,2,100mL,浓度为,2mol/L,的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）。,A,加入适量的,6mol/L,的盐酸,B,加入数滴氯化铜溶液,C,加入适量蒸馏水,D,加入适量的氯化钠溶液,B,1,、用两只惰性电极插入,100mLCuSO,4,溶液中，通电电解。当溶液的,pH,值由,6.0,下降到,2.0(,电解过程中溶液体积变化忽略不计,),，阴极析出铜的质量 （）,16,32,64,128,2,、用惰性电极电解,M(NO,3,),的水溶液，当阴极上增重,ag,时，在阳极上同时产生,b L,氧气,(,标准状况,),，从而可知,M,的相对原子质量是,A.B.C.D.,4.,用两支惰性电极插入,50mLAgNO,3,溶液中，通电电解。当电解液的,PH,值从,6.0,变为,3.0,时,(,设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略,),，,电极上析出银的质量大约是：,A,、,27mg B,、,54mg,C,、,108mg D,、,216mg,B,.,为下图所示装置中，,a,、,b,都是惰性电极，通电一段时间后，,b,极附近溶液呈红色。下列说法正确的是,A,X,是正极，,Y,是负极,B,X,是负极，,Y,是正极,C,CuSO,4,溶液的,PH,值逐渐减小,D,CuSO,4,溶液的,PH,值不变,a,X Y,b,Pt,Cu,CuSO,4,溶液,NaCl,和酚酞溶液,AC,复习思考,1,从电子流动和得失的角度说明电解池工作的原理。,2,电解池与原电池的本质区别是什么？从能量转变、装置特点分析。,3,指出原电池和电解池中电流方向及溶液中阴阳离子定向移动的方向。,1,从电子流动和得失的角度说明电解池工作的原理。,答：电子从直流电源的负极流入电解池阴极，溶液中氧化性较强的阳离子在阴极上得到电子被还原，而在阳极上，溶液中还原性较强的阴离子或阳极材料失去电子发生氧化反应，电子从阳极流入直流电源的正极。,2,电解池与原电池的本质区别是什么？从能量转变、装置特点分析。,从能量变化看，电解池是将电能转化为化学能的装置，原电池是将化学能转化为电能的装置。,从装置特点看，原电池不需要外接接电池，是在正负极上发生自发的氧化还原反应，而电解池需要外接直流电源，通常是在电流作用下在阴阳极上发生氧化还原反应。,3,指出原电池和电解池中电流方向及溶液中阴阳离子定向移动的方向。,原电池中电流从正极经外电路流入负极，再经过电解质溶液从负极流回到正极。溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。,电解池中电流从直流电源正极流入阳极，经电解质溶液从阳极流入阴极，再从阴极流回直流电源负极。溶液中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。,