化學(xué)：43《電解池》課件(新人教版選修4).ppt

第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié)電解池 高二化學(xué)組 2020年3月10日星期二 氫氣 氧氣 電解電解水 2H2O 2H2 O2 思考回憶 1 電解質(zhì)是指在 能夠?qū)щ姷幕衔?2 電離是指電解質(zhì)在 或 狀態(tài)下離解成 的過程 3 原電池是 的裝置 4 構(gòu)成原電池的條件是 水溶液或熔融狀態(tài)下 水溶液 熔融 自由移動(dòng)離子 把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 兩個(gè)電極 電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì) 形成閉合回路 自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng) 探究實(shí)驗(yàn)1 甲 無現(xiàn)象 沒有且不能自發(fā)發(fā)生原電池反應(yīng) 甲裝置不滿足構(gòu)成原電池的條件 分析原因 探究實(shí)驗(yàn)2 如圖所示 將兩根石墨棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極連接 浸入盛有CuCl2溶液的燒杯中 再接通12V直流電 觀察現(xiàn)象 約3 5min后切斷電源 Cu Cl2 陰極 陽極 CuCl2溶液 實(shí)踐探究 1 向氯化銅溶液中通入直流電 A 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(shí)這些微粒各向什么區(qū)移動(dòng) 思考3 猜想在通電時(shí)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(dòng) Cl OH 向陽極區(qū)移動(dòng) Cl Cl2 OH O2 H2OH OH CuCl2 Cu2 2Cl 陰極區(qū) Cu2 CuH H2 陽極區(qū) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果交流 B 實(shí)驗(yàn)記錄 有氣泡逸出 有紅色固體析出 氯氣 銅 不能使帶火星木條復(fù)燃 使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán) 氧氣 氫氣 陰極 陽極 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 陰極 與電源負(fù)極相連 氧化反應(yīng) 陽極 與電源正極相連 還原反應(yīng) 陰 陽電極 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 陰離子失去電子 陽離子得到電子的過程叫放電 一 電解原理 影響離子放電的因素 4 放電能力 陰極 氧化性強(qiáng)的離子先得電子 金屬越不活潑的對應(yīng)陽離子氧化性越強(qiáng) 越容易得電子 金屬 S2 I Br Cl OH NO3 SO42 F 陽極 還原性強(qiáng)的離子先失電子 電解質(zhì)在水溶液中放電順序 掌握 除Pt Au Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 濃度大時(shí)先于H 放電 H Al3 Mg2 Na Ca2 K 水中H 先放電 離子移動(dòng)通電前 CuCl2 Cu2 2Cl Cu2 Cl 為自由移動(dòng)的離子 通電后 Cu2 移向陰極 Cl 移向陽極 電極反應(yīng) 2Cl 2e Cl2 氧化反應(yīng) Cu2 2e Cu 還原反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)微觀解釋 一 電解原理 陽極 陰極 Cu2 oooooooooooooooooooo 陰極 陽極 Cu Cl2 電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)裝置 e e 單擊電子流動(dòng) 電解池中離子和電子的移動(dòng)方向 結(jié)一結(jié) 電極反應(yīng) 陽氧化 陰還原 離子流向 異性相吸 電子流向 電子從負(fù)極流向陰極 經(jīng)溶液離子導(dǎo)電 再從陽極流回正極 陽氧 思考 電解硫酸鈉溶液中會有怎樣的結(jié)果 離子放電的順序 H Na OH SO42 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 陽極 陰極 1 分析溶液中存在的所有離子 包括水的電離 并分成陽離子組和陰離子組 2 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) 完成電極反應(yīng)式 注意得失電子守恒 3 由陰陽兩電極反應(yīng)式 合并得總反應(yīng)式 弱電解質(zhì)的須保持分子形式 寫電極反應(yīng) 方法小結(jié) 例 以石墨碳棒為電極 請寫出電解下列溶液時(shí) 在陰 陽兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)式及總的化學(xué)方程式 CuSO4溶液 想一想 做一做 陽極 4OH 4e 2H2O O2 或 4H2O4H 4OH 陰極 2Cu2 4e 2Cu 電解 總反應(yīng)式 2Cu2 2H2O Cu O2 4H 想一想 H 應(yīng)該在哪一極生成 例 以石墨碳棒為電極 請寫出分別電解下列溶液時(shí) 在陰 陽兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)式及總的化學(xué)方程式 1 NaCl溶液 2 CuSO4溶液 想一想 做一做 陽極 4OH 4e 2H2O O2 或 4H2O4H 4OH 陰極 2Cu2 4e 2Cu 電解 總反應(yīng)式 2Cu2 2H2O Cu O2 4H 陽極 2Cl 2e Cl2 陰極 2H 2e H2 或 2H2O2H 2OH 總反應(yīng)方程式 2Cl 2H2O Cl2 H2 2OH 電解 想一想 H 應(yīng)該在哪一極生成 OH 在哪一極 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(shí)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(fù)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(fù)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(fù)極相連 負(fù)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 練習(xí) 以石墨作電極 電解下列溶液 寫出電極反應(yīng)及電解總反應(yīng)式 AgNO3溶液 試一試 陽極 4OH 4e 2H2O O2 或 4H2O 4H 4OH 陰極 4Ag 4e 4Ag總反應(yīng)式 4Ag 2H2O 4Ag O2 4H 通電 三 電解規(guī)律 用惰性電極電解時(shí) 電解含氧酸 強(qiáng)堿溶液 活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí) 如電解H2SO4 HNO3 NaOH Na2SO4等溶液 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 若要恢復(fù)原來的濃度 只需加入一定量的即可 實(shí)質(zhì) 電解水 例如 電解硫酸鈉溶液 增大 水 電解無氧酸溶液 氫氟酸除外 不活潑金屬的無氧酸鹽溶液 如電解鹽酸 CuCl2溶液等 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 若要恢復(fù)原來的組成和濃度 需加入一定量的 通入一定量的HCl氣體 陽極 2Cl 2e Cl2 陰極 2H 2e H2 電解鹽酸 實(shí)質(zhì) 電解質(zhì)本身被電解 減小 溶質(zhì) 電解不活潑金屬的含氧酸鹽時(shí) 電解質(zhì)和水都有一部分被電解 如電解CuSO4溶液 AgNO3溶液等 陽極 4OH 4e 2H2O O2 陰極 2Cu2 4e 2Cu 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小 若要恢復(fù)原來的組成和濃度 需加入一定量金屬氧化物 電解CuSO4溶液 電解活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí) 電解質(zhì)和水都有一部分被電解 如電解NaCl溶液等 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小 若要恢復(fù)原來的組成和濃度 需通入一定量的HCl 陽極 C 2Cl 2e Cl2 陰極 C 2H 2e H2 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(dòng) 向陽極移動(dòng) 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(dòng) 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 四 電解原理的應(yīng)用 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(yàn)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(lán)色 陰極 產(chǎn)生無色 無味氣體 2 避免生成物H2和Cl2混合 因?yàn)?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(gè)問題 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 混合遇火或遇強(qiáng)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(gè)主要問題 提示 第二個(gè)問題 精制食鹽水 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 CO32 OH 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 適量HCl溶液 調(diào)節(jié)PH除CO32 OH 2 銅的電解精煉 粗銅所含的雜質(zhì) Zn Fe Ni Ag Au等 粗銅的精煉 以粗銅為陽極 以純銅為陰極 以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解 陽極 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 陰極 Cu2 2e Cu 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(diǎn) 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(qiáng)有力的氧化還原的手段 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) 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 發(fā)生氧化還原反應(yīng) 從而形成電流 電流通過引起氧化還原反應(yīng) 兩個(gè)電極 電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì) 形成閉合回路 自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng) 電源 電極 惰性或非惰性 電解質(zhì) 水溶液或熔融態(tài) 由電極本身決定正極 流入電子負(fù)極 流出電子 由外電源決定陽極 連電源正極陰極 連電源負(fù)極 外電路 負(fù)極 正極 電源負(fù)極 陰極 陽極 電源正極 外電路 正極 負(fù)極 電源正極 陽極 陰極 電源負(fù)極 負(fù)極 Zn 2e Zn2 氧化反應(yīng) 正極 2H 2e H2 還原原應(yīng) 陽極 2CI 2e CI2 氧化反應(yīng) 陰極 Cu2 2e Cu 還原反應(yīng) 化學(xué)能 電能