高中化學(xué) 電解池的工作原理及應(yīng)用課件 蘇教版選修4

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1、專題專題1 1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第三課時第三課時【實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)】陰極陰極陽極陽極電解電解CUCL2【復(fù)習(xí)回顧】：【復(fù)習(xí)回顧】：1.通電前溶液中有哪些離子？通電后這些離子如何移動？通電前溶液中有哪些離子？通電后這些離子如何移動？陽離子：陽離子：CuCu2+2+、 H H+ +； 陰離子：陰離子：ClCl- - 、 OHOH- -. .CuCu2+2+ H H+ +向陰極區(qū)移動；向陰極區(qū)移動； ClCl- - OH OH- -向陽極區(qū)移動向陽極區(qū)移動. .陰極和陽極如何確定？陰極和陽極如何確定？與電源正極相連的為陽極，與負(fù)極相

2、連的為陰極與電源正極相連的為陽極，與負(fù)極相連的為陰極. .2.通電后兩個電極上有何實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？通電后兩個電極上有何實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？陽極：陽極： 產(chǎn)生氣泡，有刺激性氣味，并能使產(chǎn)生氣泡，有刺激性氣味，并能使 濕潤濕潤的的KI-KI-淀淀 粉試紙變藍(lán)（粉試紙變藍(lán)（ClCl2 2). ).陰極：陰極： 碳棒上有一層紅色的銅析出碳棒上有一層紅色的銅析出. .3.寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.陽極：陽極： 2Cl-2 e2Cl-2 e- - =Cl=Cl2 2 陰極：陰極： CuCu2+2+ 2e+ 2e- -=2Cu=2Cu CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2 電解總反應(yīng)

3、式：總反應(yīng)式：4. CuCl2溶液的濃度如何變化？如何恢復(fù)成原溶溶液的濃度如何變化？如何恢復(fù)成原溶液？液？濃度降低濃度降低.加入加入CuCl2固體固體. 電解:CuCl2 Cu+Cl2 2Cl-2 e- =Cl2陰離子移向陽離子移向電子流向電子流向陽極陽極陰極陰極CuCl2溶液溶液e-e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)電解Cu2+ 2e-=2Cu一、電解池的工作原理一、電解池的工作原理. .1. 1.電解：電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極發(fā)生使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極發(fā)生氧化還原的過程氧化還原的過程.2. 2.電解池：電解池：借助氧化還原反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置借助氧化還原

4、反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.3. 3.電子的流向：電子的流向： 電子從外加電源的負(fù)極流出，流到電解池的陰極，電子從外加電源的負(fù)極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極再從陽極流回電源正極.4. 4.離子定向移動的方向：離子定向移動的方向：陽離子運(yùn)動到陽離子運(yùn)動到 陰極陰極陰離子運(yùn)動到陰離子運(yùn)動到 陽極陽極5. 5.離子放電順序離子放電順序. .(2).(2).陽極：陽極：若為惰性電極，則陰離子放電，放電順序?yàn)椋喝魹槎栊噪姌O，則陰離子放電，放電順序?yàn)椋喝魹榛钚噪姌O若為活性電極, ,則電極本身失去電子而放電則電極本身失去電子而放電. .因?yàn)榛钚噪姌O的還原性大于一切的陰離子因?yàn)榛钚噪姌O的還

5、原性大于一切的陰離子. .(3).(3).陰極陰極: :1、用兩支惰性電極插入、用兩支惰性電極插入500mLAgNO3 溶液中，溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的通電電解。當(dāng)電解液的PH值從值從6.0變?yōu)樽優(yōu)?.0時時(設(shè)電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電設(shè)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解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的，電極上析出銀的質(zhì)量大約是質(zhì)量大約是 （ ） A、27mg B、54mg C、108mg D、216mgBA 2、用石墨作電極電解、用石墨作電極電解 100mLH2SO4和和 CuSO4的混合溶液，通電一段時間后，兩極均收集到的混合溶液，通電一段時

6、間后，兩極均收集到2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），原混合溶液中氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），原混合溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（的物質(zhì)的量濃度為（ ） A1mol/L B2mol/L C3 mol/L D4 mol/L1. 1.電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水. .陰極陰極陽極陽極氫氫氣氣氯氯氣氣2Cl2Cl- - 2e- 2e- - = Cl= Cl 2 22H H + + 2e+ 2e- - = H= H2 2 2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+HO 2NaOH+H2 2 + Cl+ Cl2 2 電解電解二、電解池的應(yīng)用二、電解池的應(yīng)用. .總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：陽極:陰極陰極: :氯

7、堿工業(yè)（離子膜法）氯堿工業(yè)（離子膜法）+精制飽和精制飽和NaClNaCl淡鹽水淡鹽水Cl2H2NaOHNaOH溶液溶液H H2 2O O含少量含少量NaOHNaOHClCl2H+OHNa+陽離子交換膜陽離子交換膜2 2、電鍍、電鍍概念：概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上應(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。一層其它金屬或合金的過程。電鍍池形成條件電鍍池形成條件+鍍件鍍件鍍層金屬鍍層金屬含鍍層金屬離子的鹽溶液含鍍層金屬離子的鹽溶液鍍件作陰極鍍件作陰極鍍層金屬作陽極鍍層金屬作陽極含鍍層金屬陽離子含鍍層金屬陽離子的鹽溶液作電解液的鹽溶液作電解液電鍍的特點(diǎn)電鍍的特點(diǎn)電鍍液的組成及酸

8、堿性基本保持不變電鍍液的組成及酸堿性基本保持不變電鍍銅原理電鍍銅原理銅片銅片待鍍件待鍍件硫酸銅溶液硫酸銅溶液2. 2.電鍍電鍍. .陽極:陽極：陽極：鍍層金屬鍍層金屬. .電鍍液：電鍍液：含有鍍層金屬的含有鍍層金屬的 電解質(zhì)電解質(zhì). .陰極：陰極：待鍍金屬制品待鍍金屬制品. .Cu- 2eCu- 2e- - = Cu= Cu2+2+陰極陰極: :CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = Cu= Cu為了使鍍層致密、堅固、光滑，還要采取一些措施：為了使鍍層致密、堅固、光滑，還要采取一些措施：(1)鍍件進(jìn)行拋光和清洗，使鍍件潔凈、光滑；鍍件進(jìn)行拋光和清洗，使鍍件潔凈、光滑；(2)電鍍液的離子

9、濃度始終保持恒定，常將電鍍液制電鍍液的離子濃度始終保持恒定，常將電鍍液制成絡(luò)合物；成絡(luò)合物；(3)電鍍時，要不斷攪拌，并控制溫度、電流、電壓，電鍍時，要不斷攪拌，并控制溫度、電流、電壓，使電鍍液使電鍍液pH在一定范圍內(nèi)。在一定范圍內(nèi)。 在電鍍工業(yè)的廢水中常含有劇毒物質(zhì)，如氰化在電鍍工業(yè)的廢水中常含有劇毒物質(zhì)，如氰化物、重金屬離子等，物、重金屬離子等， 減少電鍍污染的途徑：減少電鍍污染的途徑： (1)電鍍廢水經(jīng)過處理，回收其中有用成分，把有電鍍廢水經(jīng)過處理，回收其中有用成分，把有毒有害物質(zhì)的濃度降低到符合工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)毒有害物質(zhì)的濃度降低到符合工業(yè)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn).(2)改進(jìn)電鍍工藝改進(jìn)電鍍工

10、藝,盡量使用污染少的原料盡量使用污染少的原料.如采用無如采用無氰電鍍等氰電鍍等閱讀了解閱讀了解3 3、銅的電解精煉、銅的電解精煉粗銅含的雜質(zhì)粗銅含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+純銅純銅粗銅粗銅CuSO4溶液溶液粗銅的精煉粗銅的精煉 粗銅做陽極，純銅做陰極，粗銅做陽極，純銅做陰極， CuSOCuSO4 4溶液做電解液溶液做電解液(3)(3)電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式(4)(4)陽極上比銅不活潑的金屬，沉積于陽極底陽極上比銅不活潑的金屬，沉積于陽極底部，成為陽極泥，可以提煉金、銀等貴重金屬部，成為陽極泥，可以提煉金、銀等貴重金屬精銅電極精銅電極粗銅（含鐵銀）電極粗銅（含鐵銀）電極電解電解CUS

11、OCUSO4 4 兩極的現(xiàn)象：兩極的現(xiàn)象：CuSOCuSO4 4 的濃度是否改變？為什么？的濃度是否改變？為什么？3. 3.電解精制銅電解精制銅. .Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+陽極:Fe-2eFe-2e- -= Fe= Fe2+2+陽極泥（銀）陽極泥（銀）陰極陰極: : CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = Cu= Cu陰極析出紫紅色的銅，陽極析出綠色物質(zhì)陰極析出紫紅色的銅，陽極析出綠色物質(zhì). .不改變，由反應(yīng)式可知不改變，由反應(yīng)式可知.4. 4.冶煉金屬冶煉金屬. .(1).(1).電解熔融狀態(tài)的氯化鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉. .陽極陽極: :2Cl 2Cl -

12、- 2e2e- - = Cl= Cl2 2陰極陰極: :2Na2Na+ + + 2e+ 2e- - = 2Na= 2Na總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl) 2Na + Cl2 2 電解電解(2).(2).冶煉鋁冶煉鋁. .陽極陽極: :陰極陰極: :總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：6O6O2- 2-12 e-12 e- - =3O=3O2 24Al4Al3+3+ + 12e + 12e- - =4Al=4Al通電通電2Al2Al2 2O O3 3 4Al+3O 4Al+3O2 2 電解熔融氯化鈉制鈉電解熔融氯化鈉制鈉鋁鋁 電電 解解 槽槽陽極陽極C電解質(zhì)電解質(zhì)鋼殼鋼

13、殼煙罩煙罩熔融熔融態(tài)鋁態(tài)鋁鋼導(dǎo)電棒鋼導(dǎo)電棒陰極陰極C耐火耐火材料材料 還原劑 + 氧化劑 還原產(chǎn)物 + 氧化產(chǎn)物( (升價升價) )( (降價降價) )( (升價升價) )( (降價降價) )負(fù)極負(fù)極陽極陽極正極正極陰極陰極原電池、電解池的聯(lián)系原電池、電解池的聯(lián)系【小結(jié)】：【小結(jié)】：電解質(zhì)溶液電解規(guī)律（惰性電極）電解質(zhì)溶液電解規(guī)律（惰性電極） 陽極：陽極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 與與區(qū)：電解本身型區(qū)：電解本身型 如如CuCl2與與區(qū)：放氫生堿型區(qū)：放氫生堿型 如如NaCl與與區(qū)：放氧生酸型區(qū)：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3與與區(qū)：電解水型區(qū)：電解水

14、型 如如NaNa2 2SO4、 H2 2SO4 、NaOH陰極：陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+練習(xí)練習(xí) 1.在在50mL 0.2mol/L的硫酸銅溶液中插入兩個的硫酸銅溶液中插入兩個電極，通電電解電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā)不考慮水分蒸發(fā))，則：，則：若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液若兩極均為銅片，試說明電解過程中溶液溶質(zhì)濃度將怎樣變化溶質(zhì)濃度將怎樣變化 。若陽極為若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應(yīng)式純鋅，陰極為銅片，陽極反應(yīng)式是是 。如果兩極均為銅片且不考慮如果兩極均為銅片且不考慮H+在陰極上放在陰極上放電，當(dāng)電路中有電，當(dāng)電路中有0.01m

15、ol電子通過時，陰極增電子通過時，陰極增重重 g，陰極上的電極反應(yīng)式，陰極上的電極反應(yīng)式是是 。不變不變0.32Zn 2eZn2+Cu2+ +2eCu2.以惰性電極電解以惰性電極電解CuSO4溶液，若陽極上產(chǎn)生溶液，若陽極上產(chǎn)生的氣體的物質(zhì)的量為的氣體的物質(zhì)的量為0.0100 mol，則陽極上，則陽極上析出析出Cu的質(zhì)量為的質(zhì)量為( ) A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12g3.科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反

16、應(yīng)酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為為:()A H22OH2H2O2e B O24H4e2H2OC H22H2e D O22H2O4e4OHBC4.某同學(xué)按右圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)按右圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是下列說法正確的是( ) A電解過程中，銅電電解過程中，銅電 極上有極上有H2產(chǎn)生產(chǎn)生 B電解初期，主反應(yīng)電解初期，主反應(yīng)方程式為：方程式為：Cu+H2SO4 CuSO4+H2 C電解一定時間后，電解一定時間后， 石墨電極上有銅析出石墨電極上有銅析出 D整個電解過程中，整個電解過程中，H的濃度不斷增大的濃度不斷增大BC原電池與電解池的比較原電池與電解池的比較

17、原電池原電池電解池電解池電極名稱電極名稱電極反應(yīng)電極反應(yīng)( (氧化氧化、還原反應(yīng)還原反應(yīng)) )能量轉(zhuǎn)化形式能量轉(zhuǎn)化形式實(shí)例實(shí)例( (化學(xué)方程反應(yīng)化學(xué)方程反應(yīng)) )負(fù)極：負(fù)極：較活潑的金屬較活潑的金屬正極正極：較不活潑的金屬較不活潑的金屬 ( (或能導(dǎo)電的非金屬或能導(dǎo)電的非金屬) )( (由電極本身性質(zhì)決定由電極本身性質(zhì)決定) )與電源正極連接的與電源正極連接的陰極：陰極：與電源負(fù)極與電源負(fù)極 連接的連接的( (由外加電由外加電源源決定決定) )負(fù)極：負(fù)極：氧化反應(yīng)氧化反應(yīng),金屬失電子金屬失電子正極正極：還原反應(yīng)還原反應(yīng),溶液中的陽離子得溶液中的陽離子得電子電子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng), ,溶液中的溶液中的陰陰離子離子( (或或金屬電極金屬電極) )得電子得電子陰極：陰極：還原反應(yīng)還原反應(yīng), ,溶液中的陽離子得溶液中的陽離子得電子電子化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔苻D(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能Zn-Cu-HZn-Cu-H2 2SOSO4 4 負(fù)極：負(fù)極：ZnZn2e2e- -ZnZn2+2+正極：正極： 2H2H+ +2e+2e- - H H2 2總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： Zn Zn +2H+2H+ + ZnZn2+2+ H+ H2 2總總反應(yīng)式：反應(yīng)式：通電通電