156-5-7_无机化学教案-化学电源简介.ppt

六 有关电解的几个问题 电流通过熔融状态电解质或电解质溶液导致其发生分解的过程叫电解 Electrolysis 它通过电解池完成 不像原电池是将自发氧化还原反应的化学能转化为电能 电解池 Electrolyticcell 是利用外部电源提供的电能引发非自发氧化还原反应 有人说 如果没有电解反应 现代工业 因而也是现代社会 就不能正常运转 这种说法也许有点过分 但不是没有一点道理 例如 铝和镁这两个重要的金属都只能通过电解法生产 同样重要的铜和镍也经由电解法精练 很难想象 没有这些金属的社会会是怎样的状态 电解的原理电解 是借助直流电的作用而引起的氧化还原过程 它与原电池正好相反 是将电能转为化学能 电解池 槽 与电源负极相联有称为阴极 与电源正极相联的称为阳极 电源负极输出电子 因此电解池的阴极上电子过剩 电源正极抽出电子 则电解池的阳极上正电荷过剩 当电解池两极与电源相通时 在电场作用下 电解池中电解液的阳离子移向阴极 得到电子 发生还原反应 同时阴离子移向阳极 失去电子 发生氧化反应 电解池中 阴极发生还原反应 是阳离子移向的极 阳极发生氧化反应 是阴离子移向的极 1 熔盐电解 Fused saltelectrolysis 电解熔融NaCl 可使其分解为它的组成元素Na和Cl2 2 水溶液电解 Aqueoussolutionelectrolysis 为什么会导致这样的结果 电解NaCl水溶液时 必须考虑H2O中的H aq 和溶质的Na aq 哪个优先在阴极还原 由于电极上生成O2的超电压比较高 导致Cl 优先于H2O被氧化 电解槽的两极用石墨或铂片惰性电极 电解液CuCl2 电极反应如下 阳极 2Cl Cl2 2e阴极 Cu2 2eCu电解反应 CuCl2Cu Cl2如果用粗铜作电极 电解法精炼铜的原理 阳极 CuCu2 2e阴极 Cu2 2eCu控制电势约0 34v 比铜不活泼的金属或非金属杂质变成阳极泥 比铜活泼的金属杂质仍在电解液中 可将粗铜 99 提纯到 99 8 电流在电池室和盐桥中以正 负离子为载体的流动方式产生了高内阻 结果由于引出时电压的急剧下降而引不出大电流 缺乏便携性所要求的简洁性和牢固性 任何自发的氧化还原反应都可构成电化学电池 但要开发为商用电池 却受到诸多条件的限制 七 化学电源简介 原电池 Primarybatteries 其主要特征是电池反应不可逆 电池耗尽后只能进入垃圾箱 流动电池 Flowbatteries 包括反应物 产物和电解质在内的物质流流经电池装置 装置本身实际上是一种将化学能转化为电能的转化器 蓄电池 Storagebatteries 又叫二次电池 Secondarybatteries 可以反复充电和放电 这种电池的最高电压为1 55V 干 得名于其中不存在流动性液体 1 干电池 Drycell 干电池具有价廉的优点 但缺点也是显明的 如 当迅速引出电流时 产物 如NH3 会在电极上积累从而导致电压下降 同时 电解质显示的酸性会导致金属锌缓慢溶解 从而使久置不用的电池也会失效 电池的阳极半反应是Zn的氧化 锌的消耗是久用电池变软的原因之一 阴极发生的还原反应比较复杂 NH4Cl的作用是消除反应中产生的OH 生成的NH3 g 附着在阴极会阻断电流 ZnCl2的作用则是消除NH3 g 2 铅蓄电池 Lead storagebattery 铅蓄电池中为了防止阳极和阴极碰在一起造成短路 极板之间填有木质或玻璃纤维质隔板 蓄电池放电过程的电极反应为 3 燃料电池 Fuelcell 阿波罗登月飞行中 电能的重要来源就是一种H2 O2燃料电池 H2 O2燃料电池的电极反应如下 因为总反应不涉及溶液物种 电