《電解離子膜》PPT課件.ppt

第三節(jié)電解池 思考回憶 1 電解質(zhì)是指在水溶液或熔融狀態(tài)下能夠?qū)щ姷幕杂梢苿与x子合物 2 電離是指電解質(zhì)在水溶液中或熔融狀態(tài)下離解成自由移動離子的過程 3 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 4 構(gòu)成原電池的條件是兩個電極 電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng) 探究實驗 無明顯變化 沒有且不能自發(fā)發(fā)生原電池反應(yīng) 裝置不滿足構(gòu)成原電池的條件 分析原因 C C 猜想 CuCl2溶液在導(dǎo)電 通電 時會不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 陰極 陽極 CuCl2溶液 實踐探究 向氯化銅溶液中通入直流電 理論先行 思考1 氯化銅溶液中含有哪些微粒 思考2 在通電時這些微粒各向什么區(qū)移動 思考3 猜想在通電時在陽極和陰極各會發(fā)生什么樣的電極反應(yīng) 產(chǎn)物可能是哪些 陽離子 Cu2 H 陰離子 Cl OH Cu2 H 向陰極區(qū)移動 Cl OH 向陽極區(qū)移動 Cl Cl2 OH O2 H2OH OH CuCl2 Cu2 2Cl 陰極區(qū) Cu2 CuH H2 陽極區(qū) 向氯化銅溶液中通入直流電 思考1 氯化銅溶液中含有哪些微粒 思考2 在通電時這些微粒各向什么區(qū)移動 思考3 猜想在通電時在陽極和陰極各會發(fā)生什么樣的電極反應(yīng) 產(chǎn)物可能是哪些 Cu2 e e 電子流出 Cu2 運動 Cl 運動 Cl Cl Cl 運動 電子流入 通電前 CuCl2 Cu2 2Cl 通電后 Cu2 移向陰極 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu Cl OH 移向陽極 總反應(yīng) 陽極 陰極 H H OH OH Cu Cu2 2e Cu 還原反應(yīng) Cl2 2Cl 2e Cl2 氧化反應(yīng) 總反應(yīng) 電解 e 構(gòu)成電解池的條件是什么 1 外接直流電源 2 有兩個電極 3 有電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)的電解質(zhì) 4 形成閉合回路 Cu2 Cl Cl H OH 陰極 陽極 電子流向 負極 陰極 陽極 正極 e Cu2 e e 電子流出 Cl Cl 電子流入 H OH 1 電解 使直流電通過電解質(zhì)溶液而在陰 陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程 叫做電解 3 構(gòu)成電解池的條件 直流電源 電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì) 2 電解池 電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 一 電解原理 形成閉合回路 碳 碳 陰極 陽極 陽極 與電源正極相連 陰離子移向該極 失電子 發(fā)生氧化反應(yīng) 陰極 與電源負極相連 電子流入 陽離子移向該極 得電子 發(fā)生還原反應(yīng) 碳 碳 陰極 陽極 電極反應(yīng)式 陰極 陽極 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu 還原反應(yīng) 氧化反應(yīng) 總反應(yīng) 通電 陰 陽電極 電子的流向 電子從外加電源的負極流出 流到電解池的陰極 再從陽極流回電源正極 注 電子只在外電路定向移動 不能從溶液中移動 離子定向移動的方向 陽離子向陰極移動 陰離子向陽極移動 與電源正極連 電源 與電源負極連氧化反應(yīng)還原反應(yīng)2Cl 2e Cl2陽極惰性電極陰極Cu2 2e Cu陰離子移向CuCl2溶液陽離子移向 電子流出 電子流入 電解的工作原理 組成 兩個電極 電解質(zhì)溶液 直流電源 電極 陽極 與外電源正極相連的電極 出電子 氧化反應(yīng) 陰極 與外電源負極相連的電極 進電子 還原反應(yīng) 惰性電極 C Pt Au等 不論做陰極 陽極 本身都不反應(yīng) 活性電極 Fe Cu Ag等 做陰極一般本身不反應(yīng) 做陽極 本身被氧化溶解 電解池 電極材料 電極產(chǎn)物反思 為什么不是氧氣呢 為什么不產(chǎn)生氫氣呢 說明 得失電子的能力不同 失電子能力 Cl OH 得電子能力 Cu2 H 放電能力 放電次序 4 電解池電極反應(yīng)規(guī)律 1 陰極 得電子 還原反應(yīng) 一般 電極本身不參加反應(yīng) 一定是電解質(zhì)溶液中陽離子 爭 得電子 2 陽極 失電子 氧化反應(yīng) 若為金屬 非惰性 電極 電極失電子 若為惰性電極 電解質(zhì)溶液中陰離子 爭 失電子 離子放電順序 活性材料作電極時 金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液 陰離子不容易在電極上放電 用惰性電極 Pt Au 石墨等 時 溶液中陰離子的放電順序 由難到易 是 S2 SO32 I Br Cl OH NO3 SO42 等含氧酸根離子 F 無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng) 發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子 陽離子在陰極上放電順序是 陽極 陰極 離子放電順序 S2 SO32 I Br Cl OH NO3 SO42 等含氧酸根離子 F Ag Fe3 Cu2 H 酸的溶液 Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H 水提供 Al3 Mg2 Na Ca K 注 電鍍時通過控制條件 Fe2 和Zn2 得電子的能力強于H 無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng) 發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子 陽離子在陰極上放電順序是 陽極 陰極 只在熔融狀態(tài)下放電 在水溶液中永遠不放電 實驗 用惰性 石墨 電極電解熔融的氯化鈉 現(xiàn)象 陽極 有氣泡 有刺激性氣味 并能使?jié)駶櫟腒I 淀粉試紙變藍 Cl2 陰極 有金屬鈉析出 陰極 陽極 氯氣 鈉 熔融NaCl 電解過程不僅可以在電解質(zhì)溶液中進行 也可以在熔融電解質(zhì)中進行 實驗分析 通電前 分析熔融電解質(zhì)中的離子情況陽離子 Na 陰離子 Cl 做無規(guī)則運動 通電后 必須直流電 1 確定電極名稱 陽極 接電源正極 陰極 接電源負極 與電極材料無關(guān) 2 判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng) 陽離子移向陰極放電 陰離子移向陽極放電陽極 2Cl Cl2 2e 氧化反應(yīng)陰極 2Na 2e 2Na還原反應(yīng)總式 比較離子的放電能力 然后根據(jù)陰極還原 陽極氧化得出電極產(chǎn)物 還原反應(yīng) 氧化反應(yīng) C 陽離子 陰離子 電解原理的學(xué)習(xí)方法 1 分電極與電源正極相連的為陽極 與電源負極相連的為陰極 2 析溶液分析溶液中存在的所有離子 水溶液中包括水的電離 并分成陽離子組和陰離子組 3 判流向陰離子定向移向陽極 陽離子定向移向陰極 4 定反應(yīng) 用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液時 根據(jù)放電規(guī)律 陽離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng) 而陰離子在陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 若用金鉑鈦以外的金屬作電極時 若為陰極 則金屬不參加電極反應(yīng) 若為陽極則首先是點擊材料失電子 電極被溶解 溶液中的陰離子不能失電子 5 先寫電極式正確書寫電極式 要注意得失電子守恒和離子來自何種電解質(zhì) 6 再寫方程式將陰陽兩極的電極反應(yīng)式合并即可得總方程式 要注意條件 并用分子式表示弱電解質(zhì) OH SO42 例 寫出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式 方法 陰極 陽極 最后使得失數(shù)相等 兩極半反應(yīng)相加得總方程式 陰極 陽極 4OH 4e O2 2H2O 2Cu2 4e 2Cu H Cu2 H2OH OH CuSO4 Cu2 SO42 首先分析 比較出陰陽極的放電離子 然后寫電極反應(yīng)式 2Cu O2 4H 或2CuSO4 2H2O 電解化學(xué)方程式 2Cu O2 2H2SO4 2Cu2 2H2O 電解離子方程式 某同學(xué)在做電解水的實驗時發(fā)現(xiàn)兩極產(chǎn)生氣泡的速率特別緩慢 水是一種極弱的電解質(zhì) 導(dǎo)電能力很差 你能否在不改變兩電極產(chǎn)物的情況下 加入某種物質(zhì)使其加快電解速率 電解池與原電池有哪些異同 兩電極接直流電源 電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 活潑性不同的兩電極 電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 形成條件 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 定義 裝置實例 電解池 原電池 裝置 電解池與原電池有哪些異同 續(xù) 電源負極 電解池陰極電解池陽極 電源正極 電子流向 陽極 氧化反應(yīng) 溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子陰極 還原反應(yīng) 溶液中的陽離子得電子 負極 氧化反應(yīng) 金屬失電子正極 還原反應(yīng) 溶液中的陽離子得電子 電極反應(yīng) 陽極 與電源正極相連陰極 與電源負極相連 負極 較活潑金屬正極 較不活潑金屬 或能導(dǎo)電的非金屬 電極名稱 電解池 原電池 裝置 二 電解原理的應(yīng)用 電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 思考 1 電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象 若在兩極附近均滴加酚酞試液 會有什么現(xiàn)象 2 怎樣初步檢驗兩極產(chǎn)物的生成 3 結(jié)合教材 分析產(chǎn)生這種現(xiàn)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 1 在NaCl溶液中 NaCl電離出 H2O電離出 通電后 在電場的作用下 向陰極移動 向陽極移動 在陽極 由于容易失去電子 被氧化生成 陽極方程式 2 在陰極 由于容易得到電子被還原生成 使H2O電離向右移動 因此陰極濃度增大 PH 陰極方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Na Cl H OH Cl OH Cl Cl2 H H2 OH 增大 Na H 1 氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水以制造燒堿 氯氣和氫氣 總化學(xué)方程式 總離子方程式 3 電解前向溶液中滴加酚酞 通電后現(xiàn)象為 兩極極板上都有氣體產(chǎn)生 如何檢驗氣體的種類 陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色 陽極 產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍色 陰極 產(chǎn)生無色 無味氣體 1 電解食鹽水 現(xiàn)象 陽極 有氣泡產(chǎn)生 使?jié)駶櫟牡矸?KI溶液變藍陰極 有氣泡產(chǎn)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 2 避免生成物H2和Cl2混合 因為 1 避免Cl2接觸NaOH溶液會反應(yīng) 使產(chǎn)品不純 反應(yīng)方程式 第一個問題 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 混合遇火或遇強光爆炸 解決方法 使用離子交換膜 電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題 1 生產(chǎn)設(shè)備名稱 離子交換膜電解槽陰極 碳鋼陽極 鈦陽離子交換膜 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 b 避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量 氯堿工業(yè) 離子交換膜法制燒堿 Cl2 Cl2 Cl H2 H OH 淡鹽水 NaOH溶液 精制飽和NaCl溶液 H2O 含少量NaOH 離子交換膜 陽極室 陰極室 Cl2 Cl2 Cl H2 H OH 淡鹽水 NaOH溶液 精制飽和NaCl溶液 H2O 含少量NaOH 離子交換膜 陽極室 陰極室 提示 第二個問題 精制食鹽水 電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題 粗鹽的成份 泥沙 Ca2 Mg2 Fe3 SO42 雜質(zhì) 會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀 損壞離子交換膜 精制食鹽水 雜質(zhì)的除去過程 粗鹽水 含少量Ca2 Mg2 精制鹽水 一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì) 如鋅 鐵 鎳 銀 金等 這種粗銅的導(dǎo)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(dǎo)電能力 因此必須利用電解的方法精煉粗銅 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(zhì) 如鋅 鐵 鎳 銀 金等 這種粗銅的導(dǎo)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(dǎo)電能力 因此必須利用電解的方法精煉粗銅 粗銅含雜質(zhì) ZnFeNiAgAu等 純銅 粗銅 陽極 Zn Zn2 2e Fe Fe2 2e Ni Ni2 2e Cu Cu2 2e ZnFeNiCuAgAu 陰極 Cu2 2e Cu 陽極泥 問 電解完后 CuSO4溶液的濃度有何變化 CuSO4溶液 3 電鍍 概念 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程 電鍍池形成條件 鍍件作陰極 鍍層金屬作陽極 含鍍層金屬陽離子的鹽溶液作電解液 電鍍的特點 電鍍液的組成及酸堿性保持不變 4 電冶金 冶煉活潑金屬鈉 鎂 鋁等 制取金屬鈉 電解熔融狀態(tài)的氯化鈉 通直流電后 陽極 2Cl 2e Cl2 陰極 2Na 2e 2Na 總反應(yīng) 2NaCl 熔融 2Na Cl2 結(jié)論 電解法是冶煉金屬的一種重要方法 是最強有力的氧化還原的手段 電解熔融氯化鈉制鈉 4 電冶金 使用電解法冶煉像鈉 鎂 鋁等活潑金屬的方法 制取金屬鋁 電解熔融狀態(tài)的氧化鋁 陽極 6O2 12e 3O2 陰極 4Al3 12e 4Al 總反應(yīng) 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 冶煉鋁設(shè)備圖 煙罩 原電池 電解池 電鍍池判定規(guī)律 若無外接電源 可能是原電池 然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定 主要思路是 三看 先看電極 兩極為導(dǎo)體且活潑性不同再看溶液 兩極插入電解質(zhì)溶液中后看回路 形成閉合回路或兩極接觸若有外接電源 兩極插入電解質(zhì)溶液中 則可能是電解池或電鍍池 當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同 則為電鍍池 其余情況為電解池 討論 比較電解池和原電池的異同 電解池 電解精煉池 電鍍池的比較 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置 兩電極接直流電源 電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極 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(yīng)陰極 還原反應(yīng) 陽極 氧化反應(yīng)陰極 還原反應(yīng) 應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置 不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極 電解質(zhì)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(yīng)陰極 還原反應(yīng) 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