电解池的构成条件

1、化学能与电能 电解池的构成条件,内容讲解,一、电化学基本内容 1、定义：研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学。 2、根据反应产物与电流的关系，电化学反应过程（及其装置）可以分为两类：,产生电流的反应,借助电流发生的反应,：化学能转换为电能,：电能转换为化学能,化学,电,阴极,阳极,负,正,负,正,阳,阴,阴极上有电子,阳极上缺电子,阴,阳,阴,阳,流入,失去,氧化,流出,得到,还原,两电极插入电解质溶液或熔融的电解质,形成闭合回路,有外加直流电源,有两个电极,（一）电极的分类： 1、按照电源： 2、按照活泼性：,阳极,阴极,惰性电极：,C、Pt、Au,活性电极：,Ag及Ag之前的金

2、属,阳极： 离子，,阴极： 离子，,（二）放电顺序：,活性电极 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活泼金属阳离子,阳,阴,正常浓度时,H+正常浓度小，,Fe2+、Zn2+浓度浓度一直保持很大时,2H+Cl Cl2 + H2,Cu2+2ClCu +Cl2,（三）电解的类型及电极反应式的书写,（写出下列装置的电极反应式、总反应式pH变化、复原方法）,惰性电极：,2Cl 2eCl2,2H+ +2e H2 ,2HCl Cl2 + H2,电解,浓度：,pH：,复原：,减小,增大,HCl气体,阳极：,阴极：,总反应：,电解,

3、2Cl 2eCl2,Cu2+ +2e Cu,CuCl2Cu +Cl2,电解,阳极：,阴极：,总反应：,电解,浓度：,pH：,减小,增大,复原：,CuCl2固体,电解自身型,2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2,2Cl+2H2OCl2 + H2 + 2OH,阳极：,阴极：,总反应：,2Cl 2eCl2,2H+ +2e H2 ,电解,电解,浓度：,pH：,减小,增大,复原：,HCl气体,放氢生碱型,NaCl溶液换成MgCl2溶液呢？,阳极：,阴极：,总反应：,MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2,Mg2+2Cl+2H2OCl2 + H2 + Mg（OH)2,2Cl

4、2eCl2,2H+ +2e H2 ,电解,电解,4AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3,4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+,阳极：,阴极：,总反应：,阳极：,阴极：,总反应：,4OH4e2H2O +O2,2Cu2+ +4e2Cu,2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4,2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+,电解,电解,电解,电解,4OH4e2H2O +O2,4Ag+ +4e4Ag,浓度：,pH：,减小,减小,复原：,CuO固体,放氧生酸型,浓度：,pH：,减小,减小,复原：,Ag2O固体,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,2H

5、2O O2 +2H2,电解,阳极：,阴极：,总反应：,浓度：,pH：,增大,不变,复原：,H2O,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,2H2O O2 +2H2,电解,阳极：,阴极：,总反应：,浓度：,pH：,增大,减小,复原：,H2O,4OH4e2H2O +O2,4H+ +4e2H2 ,2H2O O2 +2H2,电解,阳极：,阴极：,总反应：,浓度：,pH：,增大,增大,复原：,H2O,电解水型,将以上装置中的惰性电极换为Cu电极？,如何快速改写?,所有装置的阳极反应进改为：,Cu 2e- = Cu2+,阴极反应不变,总反应做相应的变化:,2、Cu+2H+ H2 + Cu2+,

6、电解,7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+,电解,3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2,电解,1、无,4、无,5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag,电解,6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2,电解,8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2,电解,书写步骤及注意事项：,1、看清电极材料,2、找出溶液中的阳离子和阴离子,3、根据放电顺序及电极材料确定放电微粒,4、电极反应式一定为离子方程式：,不考虑放电微粒来源以及后续反应,5、总反应式：,考虑放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则,6、两极相加不一定为总反应,7、总反应写条件：电解,+,-,OH-,Na+,阴极

7、 阳极,电解饱和食盐水,只允许阳离子通过,阳离子交换膜,H2O+少量NaOH,饱和NaCl,NaOH溶液,淡盐水,H2,Cl2,2Cl- - 2e- =Cl2,2H+2e- = H2,H+从何来？,1、电解饱和食盐水 阴极材料： 电极反应： 。 阳极材料 ： 电极反应： 。 总反应： 。 设备 。,2H+2e- = H2,2Cl- - 2e- = Cl2,2NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2,电解,阳离子交换膜电解槽,避免Cl2和NaOH反应,只允许阳离子自由通过,Ti,Fe,而阻止阴离子和气体通过。,（四）电解原理应用,氯碱工业,阳极 放电，产生 。开始时阴极区需要加入 。,电解

8、过程：,阴极 放电，产生 ，使 浓度增大， 即阴极区产生 。,H+,Cl-,OH-,H2,Cl2,NaOH,H2,开始时阴极区需要加入 。,H2O,少量NaOH,增强导电性,NaCl溶液,NaCl精炼：,电解过程中Na+定向移向： 。,阴极,加入NaOH溶液,加入BaCl2溶液,加入Na2CO3溶液,过滤加入盐酸,用 的原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 实质是 . 镀层金属作 极，镀件作 极， 电镀液 。 Fe上镀Cu原理： 作阴极， ； 作阳极， 。 电镀液的浓度在电镀过程中 。,2、电镀：,电解,称为镀件,称为镀层,阴,阳,含有镀层金属离子的溶液,Fe,Cu,Cu2+ 2e- =

9、Cu,Cu2e- = Cu2+,不变,注意：,离子浓度会影响放电顺序,当Fe2+、Zn2+浓度一直保持很大时，将优先于H+放电,从而实现镀铁、镀锌,镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出,实质是用 原理，使粗金属先 再 的过程 精炼铜的原理：粗铜作 极， ； 精铜作 极， ； 电解液含有 。 比铜活动性强的杂质形成 ， 比铜活动性弱的杂质形成 。,3、精炼：,电解,溶解,在纯金属上析出,阴,阳,Cu2+ 2e- = Cu,Cu2e- = Cu2+,Cu2+,阳极泥,金属阳离子进入溶液,电解液的浓度在电解过程中 。,减小,Fe、Zn等活泼金属溶解时，析出Cu，使Cu2+浓度减小,2NaCl = 2N

10、a+Cl2,4、活泼金属的冶炼,（1）制钠：,阳极：,阴极：,总反应：,2Na+ + 2e = 2Na,2Cl 2e = Cl2,MgCl2 = Mg+Cl2,（2）制镁：,注意:,不用MgO，,MgO熔点太高,阳极：,阴极：,Mg2+ + 2e = Mg,2Cl 2e = Cl2,（熔融）,（熔融）,电解,电解,2Al2O3 = 4Al+3O2,（3）制铝：,总反应：,阳极：,阴极：,4Al3+ + 12e = 4Al,6O2 12e = 3O2,（熔融）,电解,注意:,不用AlCl3，,熔融AlCl3不导电,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,电解法,

11、还原法,热分解法,不同金属冶炼方法的选择,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,简单，实用，节省的原则,同一种金属可能有不同的冶炼方法,M - ne- = Mn+,六、金属的腐蚀,（一）金属腐蚀：,1、定义：是指金属或合金跟 发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。,接触到的气体或液体,2、本质： （ 反应）,氧化,3、类型：直接反应 腐蚀；原电池反应 腐蚀,化学,电化学,金属与接触到的 （如 、 、 等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。,（二）化学腐蚀：,干燥的氧化剂,O2,Cl2,SO2,1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生 反 应， 的金属失去电子而

12、被 。如 在潮湿的空气中生锈。 2、类型：,（三）电化学腐蚀：,原电池,氧化,较活泼,生铁,较强酸性,中性、碱性、弱酸性,2H+2e-H2,O2 + 4e- + 2H2O 4 OH-,Fe2e-Fe2+,Fe2e-Fe2+,Fe+2H+ Fe2+H2,2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：,电解质溶液,氧化剂,无,弱电流,较活泼的金属被氧化,金属被氧化,同时,电化学,使它隔离_、_等物质,(四)金属的防护,1、改变金属的内部结构,制成合金（不锈钢）,2、在金属表面覆盖保护层，,空气,水,喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化、搪瓷等。,3、金属的电化学防护,（1）牺牲阳极的阴极保护法,被保护的金属做正极，,活泼金属保护不活