电解池工作原理.ppt

电解池工作原理及应用电解池工作原理及应用明明 确确重重点点离子放电顺序：离子放电顺序： 活性材料作阳极时：活性材料作阳极时：金属在阳极失电子被氧化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。成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等) )时：时：溶液中溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：阴离子的放电顺序（由易到难）是： 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发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。生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子在阴极上放电顺序是：阳离子在阴极上放电顺序是：阳极：阳极：阴极阴极: :分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化阳极氧化，阴极还原阴极还原分析得出产物分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子、；4OH 4eO2+2H2O（）（）练习：练习：完成电解下列溶液的电极反应。完成电解下列溶液的电极反应。 (以石墨为电极电解以石墨为电极电解)硫酸溶液硫酸溶液：盐酸盐酸：NaOH溶液溶液:CuBr2溶液：溶液：KCl溶液：溶液：CuSO4溶液溶液：Na2SO4溶液：溶液：用铜为阳极，铁丝网为阴极，用铜为阳极，铁丝网为阴极，电解电解CuCl2溶液。溶液。阳极：阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2阴极：阴极：4H+ + 4e- = 2H2总反应：总反应： 通电 2H2O 2H2 + O2阳极：阳极：2Cl - - 2e- = Cl2阴极：阴极： 2H+ + 2e- = H2 2HCl H2 + Cl2 通电 总反应：总反应：阳极：阳极：Cu 2e- = Cu 2+阴极：阴极：Cu 2+ + 2e- = Cu阳极：阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2阴极：阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 通电 总反应：总反应：2CuSO4 + 2H2O2Cu + 2H2SO4 + O2电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+ 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解电解类型类型举举 例例电极反应电极反应溶液溶液pH变化变化溶液复原方法溶液复原方法物质类别物质类别实例实例仅溶剂仅溶剂水电解水电解 仅溶质仅溶质电解电解 溶质和溶质和溶剂同溶剂同时电解时电解 含氧酸含氧酸H2SO4强碱强碱NaOH活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阳极：阳极：4OH-4e-=O2+2H2O阴极：阴极：4H+ + 4e- = 2H2减小减小增大增大不变不变H2O阳极：阳极：2Cl- 2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e- = H2增大增大HCl不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐CuCl2阳极：阳极：2Cl- 2e- =Cl2阴极：阴极：Cu2+2e- = Cu减少减少CuCl2活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐NaCl阳极：阳极：2Cl- 2e- =Cl2阴极：阴极：2H+2e- =H2增大增大HCl不活泼金属的不活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐CuSO4阳极：阳极：4OH- 4e- =O2+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e- = 2Cu减小减小CuO（ A ）（B）（C）（D）Hg(NO3)2AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.判断判断A、B、C、D属于原电池的是属于原电池的是，属于电解，属于电解池的是池的是；并写出下列装置的电极反应式。；并写出下列装置的电极反应式。巩固练习巩固练习e-_+阴阴阳阳阳阳阴阴阳阳阴阴2.2.如上图所示，通电后如上图所示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置的有关，对该装置的有关叙述正确的是叙述正确的是A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - - 4e- 4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的pHpH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的pHpH不变不变B 阴极阴极负极负极e如果如果A电极上电极上析出析出Ag2.16g,则其余各电极则其余各电极上析出的物质上析出的物质的量分别为多的量分别为多少？少？3.某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为，式量为242，将将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进溶液，用惰性电极进行电解。当有行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解后溶液中的电解后溶液中的H+浓度（溶液体积仍为浓度（溶液体积仍为100mL）。）。 Mx+ + xe- = M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3产生产生H+为为0.01mol，c(H+)=0.1mol/L4.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在和两极，电极产物电极产物的物质的量之比为的物质的量之比为12的是的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 甲甲乙乙D5.为下图所示装置中，为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极，通电一段时间后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下极附近溶液呈红色。下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的pH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的pH值不变值不变a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 装置原电池电解池实例 原理 形成条 电极名称 电子流向 电流方向 电极反应 能量转化 应用 发生氧化还原反应，从而形成电流发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、成闭合回路、自发发生氧化还原反应自发发生氧化还原反应电源、电极（惰性或非惰性）、电电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）解质（水溶液或熔融态） 由电极本身决定由电极本身决定正极正极：流入电子：流入电子 负极负极：流出电子：流出电子 由外电源决定由外电源决定阳极阳极：连电源正极连电源正极 阴极阴极：连电源负极连电源负极（外电路）负极（外电路）负极 正极正极 电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电源正极电源正极（外电路）正极（外电路）正极负极负极电源正极电源正极阳极阳极阴极阴极电源负极电源负极负极：负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反应）（氧化反应） 正极：正极：2H+ + 2e- =H2（还原原应）（还原原应） 阳极：阳极：2 CI- - 2e- = CI2 (氧化反应氧化反应)阴极阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应还原反应)化学能化学能 电能电能电能电能化学能化学能设计电池、金属防腐设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池铜锌原电池电解氯化铜电解氯化铜二、电解原理的应用二、电解原理的应用1.电解食盐水电解食盐水思考思考:（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况这些离子的运动情况怎样？怎样？（2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？（4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？（5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初怎样初步检验两极产物的生成步检验两极产物的生成?阳极：湿润的淀粉阳极：湿润的淀粉KI试纸试纸阴极：酚酞试液阴极：酚酞试液 现象：现象： 阳极：有气泡产生，使湿阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉润的淀粉KI试纸试纸变蓝变蓝 阴极：有气泡产生，滴加阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液酚酞溶液变红变红实验装置实验装置阳极：阳极：2Cl-2e- =Cl2阴极：阴极：2H+2e- =H2总式：总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2通电通电电解饱和电解饱和食盐食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。水可以制造烧碱、氯气和氢气。（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室，把电解槽隔成阴极室和阳极室。和阳极室。 （2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、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、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢，而影响氢氧化钠的产量。氧化钠的产量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室粗盐的成份：粗盐的成份： 泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水精制食盐水杂质的除去过程：杂质的除去过程：粗盐水粗盐水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制精制盐水盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸)Mg.Ca(22除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量2.2.铜的电解精炼铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜粗铜 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极: Cu2+ + 2e- Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液溶液阳极泥阳极泥: 相对不活泼的金相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电属以单质的形式沉积在电解槽底解槽底,形成阳极泥形成阳极泥3