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文档简介
第三节电解池1.知道电解的基本原理,会判断一般电解反应产物。2.能说出电解、电解池及形成条件。3.知道铜的电解精炼和电镀铜的原理,知道氯碱工业反应原理,能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式。4.明确原电池与电解池的区别和联系。实验4-2
CuCl2
溶液的电解阴极(负极相连)阳极(正极相连)现象:覆盖一层红色物质生成使湿润碘化钾淀粉试纸变蓝色的气体一、电解原理:结论:电解CuCl2
溶液生成单质Cu和Cl2。CuCl2
溶液在直流电的作用下为什么会生成单质Cu和Cl2呢?分析:1.通电前:电解质溶液中的离子:
阳离子H+、Cu2+,阴离子OH-、Cl-
做无规则运动2.通直流电:
阴极(接电源负极):来自电源的电子流入,带负电荷,阳离子H+、Cu2+
移向。阳极(接电源正极):电子流向电源,带正电荷,阴离子OH-、Cl-移向。3.离子的放电顺序:--------++++++++e-e-阳离子(氧化性):Cu2+>H+,阴离子(还原性):Cl->OH-(谁强谁先放电)分析:分析:阴极:5.电解质溶液的变化:
CuCl2Cu+Cl2↑电解总反应式:氯化铜溶液浓度_______。4.电极反应:阳极:Cu2++2e-=Cu还原反应2Cl--
2e-=Cl2↑氧化反应减小使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。1.电解:2.电解池(槽):(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极:阳极(氧化反应)、阴极(还原反应)(3)电解质溶液或熔化的电解质把电能转化为化学能的装置.4.构成条件:小结:3.放电:离子在电极上得、失电子,发生氧化还原的过程。电解质溶液的导电过程就是电质溶液的电解过程。电子从外加电源的负极流出,流到电解池的阴极,再从阳极流回电源正极。(注:电子只在外电路定向移动,不能从溶液中移动)5.电子的流向:阳离子移向阴极,阴离子移向阳极.7.电极种类:6.离子移动的方向:惰性(铂、金、石墨):活性(除铂、金外的金属):导电、参与电极反应阴极:一般只导电,不参与反应阳极:仅导电,不参与反应8.离子放电顺序:活性阳极>S
2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(氧酸根)>F-Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+阳极:(阴离子放电)阴极:(阳离子放电)水溶液中一般不放电水溶液中不放电银及以前的金属电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例阳极:阴极:
阳极:阴极:
阳极:阴极:含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl减小增大不变H2O增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2减少CuCl29.电解规律(惰性电极)4OH--4e-=O2↑+2H2O4H++4e-=2H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=
Cl2↑Cu2++2e-=
Cu电解水型电解电解质本身型电解类型举例电极反应溶液pH变化溶液复原方法物质类别实例
阳极:阴极:
阳极:阴极:活泼金属的无氧酸盐NaCl增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4减小CuO9.电解规律(惰性电极)放氢生碱型放氧生酸酸型2Cl--2e-=
Cl2↑2H++2e-=
H2↑4OH--4e-
=
O2↑+2H2O2Cu2++4e-=2Cu
由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。作为事物的一种普遍存在形式,系统无处不在。例如,原电池、电解池各自都可以看作一个系统。基于系统思想的研究方法,注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。例如,在比较原电池和电解池的异同时,可以认识到:作为一个系统,原电池和电解池的装置构成是基本相同的;工作时,它们都涉及电极上发生的氧化还原反应及中解质溶液中阴、阳离子的定向迁移;不同之处在于,原电池是系统发生化学反应对环境做电功,电解池则是环境对系统做电功并使其发生化学反应;等等。学会运用系统思想与方法,会对你今后的学习带来启发和帮助。二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水现象:阴极:阳极:阴极:(2H2O+2e-
=
H2↑+2OH-)-阳极:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑2Cl-+2H2O2OH-+Cl2
↑
+H2
↑有气泡产生,滴加酚酞溶液变红产生使湿润淀粉-KI溶液变蓝的气体2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑总反应:氯碱工业:离子交换膜法制烧碱(1)生产设备名称:(2)阳离子交换膜的作用:离子交换膜电解槽阴极:碳钢
,阳极:钛只允许阳离子通过(Cl-、OH-离子和气体不能通过),把电解槽隔成阴极室和阳极室,防止氢气和氯气混合而引起爆炸;避免氯气和氢氧化钠反应生成,而影响氢氧化钠的产量。氯碱车间-+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)阳离子交换膜
阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室电解饱和食盐水液碱湿氢气湿氯气NaOH含氯漂白剂Cl2H2HCl有机合成造纸玻璃肥皂纺织印染有机合成氯化物合成农药盐酸有机合成金属冶炼图4-1氯碱工业产品及其应用2.铜的电解精炼粗铜:含杂质(ZnFeNiAgAu等)阳极:
Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-
=Fe2+Ni
-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+ZnFeNiCuAgAuCu2++2e-
=Cu阳极泥阴极:
纯铜粗铜问题:电解完后,CuSO4溶液的浓度有何变化?减小电解精炼铜铁片铜片硫酸铜溶液阴极:电镀铜阳极:溶液中CuSO4的浓度保持不变现象:阴极(Fe):阳极(Cu):覆盖红色物质不断溶解Cu2++2e-=CuCu-2e-=Cu2+还原反应氧化反应利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。3.电镀:①电极:②电镀液:电镀可以使金属更加美观耐用,增强防锈抗腐能力。例如,钢铁是人们最常用的金属,但钢铁有个致命的缺点,就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属,如锌、铜、铬、镍等。阳极——镀层金属阴极——待镀金属制品含有镀层金属离子的电解质溶液4.电冶金:(1)冶炼钠:阴极:2Na++2e-=2Na阳极:2Cl--2e-=Cl2↑通电总反应:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑原理:阴极:(2)冶炼铝:通电总反应:2Al2O3
(熔融)4Al+3O2↑Na3AlF6
原理:阳极:4Al3++12e-=4Al6O2--12e-=3O2↑Mn++ne-=M(还原反应)C3H3NC6H8N20+1-3+1-313-电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极:电源正极相连阴极:电源负极相连阳极:镀层金属;阴极:镀件阳极:氧化反应阴极:还原反应阳极:氧化反应阴极:还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极:不纯金属;阴极:纯金属阳极:氧化反应阴极:还原反应电解池原电池电极名称___极(与电源负极相连)____极(与电源正极相连)___极(电子流出的极)___极(电子流入的极)外电路电子流_____流___流___流___内电路离子________移向________移向_______移向_______移向电极反应(氧化、还原反应)____反应____反应____反应____反应能量转化____能转化为____能____能转化为____能反应是否自发_____自发进行_____自发进行思考与交流:原电池与电解池的比较阴阳负正入出出入阳离子阴离子阴离子阳离子还原氧化氧化还原电化学化学电不能能电解原理电解电解池(槽)电解池构成条件放电电子的流向电极种类离子移动的方向离子放电顺序电解规律电解原理的应用电解饱和食盐水铜的电解精炼电镀电冶金电解池小结:1.为下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A.X是正极,Y是负极B.X是负极,Y是正极C.CuSO4溶液的pH值逐渐减小D.CuSO4溶液的pH值不变a•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC学习评价2.铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(标况)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.阳极转移电子的物质的量为:11.2L÷22.4L/mol×4=2mol,产生H+
:2mol.
阴极生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中c(H+)=1mol/L,pH=0
生成H2转移的电子:0.5×2=1mol,故还有1mole-
用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.
电解计算——电子守恒法2H2O-4e-=
4H+
+O2↑解析:阳极:阴极:Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑
(4OH--4e-=2H2O+O2↑)O2~2Cu~4Ag~4H+~2H2~2Cl2~4OH-~4e-计算关系式:3.用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液,通电一段时间后,两极均收集到2.24L(标况)气体,则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为()A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA阳极O2为0.1mol,转移电子0.4molH2为0.1mol,转移电子0.2mol,所以Cu转移电子0.2mol,
所以c(Cu2+)为1
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