《電解原理及其應(yīng)用》PPT課件.ppt

,電化學(xué)初步,原電池原理,依據(jù)反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2+H2Zn片:Zn-2e-=Zn2+發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出，作負(fù)極。Cu片:2H+2e-=H2發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入，作正極。,以氧化還原反應(yīng)為依據(jù)，使氧化與還原反應(yīng)分別在設(shè)置的兩個極上進(jìn)行，從而在兩極間產(chǎn)生電流的裝置，即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。,原電池原理：,原電池原理,一旦形成原電池，其氧化還原反應(yīng)的速率比沒有形成原電池時要快得多金屬的電化腐蝕。,問：實驗室制H2用純鋅好還是用含雜質(zhì)鋅好？鐵為什么在潮濕的空氣中更容易生銹？輪船在江河中行駛與在海水中行駛哪個更容易被腐蝕？,問：白鐵(鍍鋅鐵)與馬口鐵(鍍錫鐵)哪種鐵器易生銹？分別寫出在酸性溶液和中性溶液中發(fā)生電化腐蝕的兩極反應(yīng)方程式。,問：如何利用下列反應(yīng)制一個化學(xué)電池：Zn+2FeCl3=ZnCl2+2FeCl2，指出兩極材料，寫出兩極反應(yīng)方程式。,問：盛有CuSO4溶液的燒杯中插入鐵片，若要使鐵片上析出銅而鐵片不溶解，可采用的方法是；若要使鐵片溶解但銅不在鐵片上析出，可采用的方法是。,插入鋅片和鐵片相連組成原電池,插入比鐵不活潑的電極和鐵片相連組成原電池,問：把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，分別用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，a、b相連時a為負(fù)極，c、d相連時，電流由d流向c，a、c相連時，c表面產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，d極發(fā)生氧化反應(yīng)，這四種金屬活動性由強到弱的順序是()A、abcdB、acdbC、cabdD、bdca,B,原電池原理,問：下列事實不能用電化學(xué)理論解釋的是()A、輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的鋅塊B、鋁片不必用特殊方法保存C、純鋅與稀硫酸反應(yīng)時，滴入少量硫酸銅溶液，可以加快反應(yīng)速率D、鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用,B,問：把鐵棒和鋅棒用導(dǎo)線連接插入硫酸銅溶液中，當(dāng)電路中有0.2mol電子通過時，下列質(zhì)量變化正確的是()A、正極增加6.5gB、負(fù)極減少6.5gC、負(fù)極減少5.6gD、負(fù)極增加6.4g,B,原電池原理,家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是A4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3B2Fe2H2OO22Fe(OH)2C2H2OO24e-OHDFe3e-Fe3,D,問：把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞溶液的表面皿中，如圖所示：最先可在A極觀察到酚酞變紅。則A極是正極還是負(fù)極？代表鋅還是鐵？如果用電流計測得電流強度為50mA,則1小時后,溶解鋅片多少克?,原電池原理,問：如圖裝置，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（）A、A是鋅，B是銅，C為稀H2SO4B、A是銅，B是鋅，C為稀硫酸C、A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液D、A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液,原電池原理,D,填空：將鉑電極插入KOH溶液中，在兩極分別通入甲烷和氧氣設(shè)計成的燃料電池，則通甲烷的鉑電極為極，電極反應(yīng)為負(fù)極：，正極：；總：。電池工作時溶液的pH值將。,負(fù),CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,4H2O+2O2+8e-=8OH-,CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,變小,原電池原理,電解原理電解池,(1)通電前溶液中存在哪些離子？這些離子是如何運動的？(2)接通直流電后，原來的離子運動發(fā)生了怎樣的改變？,演示：電解CuCl2溶液,電解原理電解池,(3)有關(guān)離子在兩極發(fā)生了什么樣的反應(yīng)？(4)根據(jù)兩極上的反應(yīng)，總的反應(yīng)方程式是怎樣的？(5)討論電子的流向？,陽極：2Cl-2e-Cl2(氧化反應(yīng))陰極：Cu2+2e-Cu(還原反應(yīng)),電源負(fù)極電解池陰極電解質(zhì)溶液電解池陽極電源正極,電解原理電解池,電子從電源負(fù)極流出，流向電解池的陰極，陰極附近的Cu2+在陰極得電子被還原為銅，溶液中的陰陽離子定向移動，陽極附近的Cl-在陽極失電子被氧化為氯原子。氯原子結(jié)合形成氯氣分子，失去的電子從陽極流回電源的正極，從而形成了閉合電路。,使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融液）而引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解這種借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，叫做電解池或電解槽。,*電解與電解池,原電池與電解池,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,反應(yīng)不自發(fā)，可以是兩個活性相同的電極,反應(yīng)自發(fā)，必須是兩個活性不同的電極,連接電源的正極，作為陽極(與材料無關(guān)),相對活潑的金屬作為負(fù)極,連接電源的負(fù)極，作為陰極(與材料無關(guān)),相對不活潑的金屬或石墨作為正極,陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移,陰離子向負(fù)極遷移，陽離子向正極遷移,相同點：兩個電極、電解質(zhì)溶液形成閉合回路。不同點：電解池有外電源，原電池?zé)o需外電源。,原電池與電解池,(1)指出四個電極的名稱；(2)寫出四個電極反應(yīng)；并指明是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)；(3)在外電路標(biāo)出電子流動方向及電流方向。,原電池與電解池,原電池電解池,負(fù)極正極陽極陰極,Zn極：負(fù)極，Zn-2e-=Zn2+，發(fā)生氧化反應(yīng)Cu極：正極，Cu2+2e-=Cu，發(fā)生還原反應(yīng)Fe極：陰極，Cu2+2e-=Cu，發(fā)生還原反應(yīng)C極：陽極，2Cl-2e-=Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng),常見電解類型,一、惰性電極和離子放電(得、失電子)順序：,惰性電極：指石墨、Pt、Au作電極，電極本身不參加電解反應(yīng)。,陰極上：陽離子得到電子的能力：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(H2O)<Zn2+<Fe2+<H+(酸)<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+,陽極上：陰離子失去電子的能力：F-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-,用Pt做電極電解下列物質(zhì)，寫出各電極反應(yīng)：鹽酸；硫酸溶液；NaOH溶液；NaCl溶液；CuCl2溶液；Na2SO4溶液；CuSO4溶液；熔融NaCl；等物質(zhì)的量濃度的FeCl3溶液與CuBr2溶液等體積混合；等物質(zhì)的量濃度的AgNO3溶液與CuCl2溶液等體積混合。,常見電解類型,一、惰性電極和離子放電(得、失電子)順序：,陰極上：陽離子得到電子的能力：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(H2O)<Zn2+<Fe2+<H+(酸)<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+,陽極上：陰離子失去電子的能力：F-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-,1、無氧酸溶液(如鹽酸)，不活潑的金屬無氧酸鹽水溶液(如CuCl2溶液)電解時，電解質(zhì)本身的陰陽離子都放電，電解質(zhì)溶液濃度減小。鹽酸電解一段時間后溶液的pH值_，電解過程中_極區(qū)的pH值首先_；,增大,陰增大,常見電解類型,一、惰性電極和離子放電(得、失電子)順序：,陰極上：陽離子得到電子的能力：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(H2O)<Zn2+<Fe2+<H+(酸)<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+,陽極上：陰離子失去電子的能力：F-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-,2、含氧酸的溶液，可溶性堿的溶液，活潑金屬的含氧酸鹽溶液的電解，就是水的電解。則原溶液的濃度增大。硫酸溶液電解一段時間后，溶液的pH值_，NaOH溶液電解一段時間后，溶液的pH值_，Na2SO4溶液電解一段時間后，溶液的pH值_。,減小增大不變,常見電解類型,一、惰性電極和離子放電(得、失電子)順序：,陰極上：陽離子得到電子的能力：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(H2O)<Zn2+<Fe2+<H+(酸)<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+,陽極上：陰離子失去電子的能力：F-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-,3、活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)溶液電解時，陰極有H2析出，同時伴隨著_極區(qū)呈堿性；陽極則往往析出非金屬單質(zhì)如X2。,陰,常見電解類型,一、惰性電極和離子放電(得、失電子)順序：,陰極上：陽離子得到電子的能力：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(H2O)<Zn2+<Fe2+<H+(酸)<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+,陽極上：陰離子失去電子的能力：F-<含氧酸根<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-,4、比氫不活潑的金屬或中等活潑性的金屬含氧酸鹽(如CuSO4、ZnSO4)溶液電解時，則陰極析出金屬，陽極得到氧氣，陽極區(qū)pH值_。,減小,下列說法是否正確？電離和電解都需要在直流電場的作用下進(jìn)行。電離是電解的前提，沒有電離就不會有電解。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解的過程，在電解質(zhì)導(dǎo)電過程中必然發(fā)生氧化還原反應(yīng)。電解NaCl和酚酞混合溶液時，陽極區(qū)酚酞變紅。原電池負(fù)極和電解池陰極一樣發(fā)生氧化反應(yīng)。電解池的陰陽極完全由外接電源決定，原電池的正負(fù)極由電極材料決定。電解Na2SO4溶液時，陰極區(qū)的pH值增大，陽極區(qū)的pH值減小，最終溶液總的pH值不變。電解鹽酸一段時間后，要恢復(fù)電解液濃度，只要向其中加入一定量的水。,用惰性電極電解NaCl溶液一段時間后，要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液，應(yīng)該加入()A、NaCl固體B、H2OC、HClD、鹽酸,C,用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后，要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液，應(yīng)該加入()A、膽礬晶體B、無水硫酸銅C、氫氧化銅D、氧化銅,D,將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時間后,析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為()A、1:2:3B、3:2:1C、6:3:1D、6:3:2,D,實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣,已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應(yīng):今若制得Cl20.050mol,這時電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是()molA、0.025B、0.050C、0.10D、0.20,C,常見電解類型,二、非惰性電極：1、非惰性電極是指除Pt.Au外的常見金屬如Fe.Zn.Cu.Ag等材料作電極。2、非惰性電極作陰極時一定不會參加電解反應(yīng)，而非惰性電極作陽極時一定會失去電子被氧化。,欲使下圖中Cu極變細(xì)而Cu極變粗，應(yīng)怎樣連接電源及選擇電解質(zhì)溶液？寫出兩極反應(yīng)方程式。,CuSO4,若粗銅中含有比銅活潑的金屬雜質(zhì)如Zn.Fe等，兩極反應(yīng)是怎樣的？,若粗銅中含有比銅不活潑的雜質(zhì)如Ag.Au.C等，兩極反應(yīng)是怎樣的？,電解應(yīng)用_銅的精煉,電解應(yīng)用_銅的精煉,因為在同一個電解體系中，陽極失去的電子應(yīng)等于陰極得到的電子，所以銅的溶解速率應(yīng)與陰極上銅的沉積速率應(yīng)基本一致。,電解應(yīng)用_電鍍,欲應(yīng)用電解原理在二件鐵制器皿上分別鍍上銅和鋅，請分別給出兩個電解裝置圖。,小結(jié)電鍍裝置：用鍍件作陰極，被鍍金屬作陽極，用含被鍍金屬陽離子的電解質(zhì)溶液作電解液。,電鍍液中經(jīng)常加入一些鹽類，其作用是什么？,電化學(xué)練習(xí),3.依據(jù)氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝回答下列問題：,在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為,與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH（選填：不變、升高或下降）,工業(yè)食鹽含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。精制過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為、；,如果粗鹽中SO42-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42-，該鋇試劑可以是（選填a、b、c）。a.Ba(OH)2b.Ba(NO3)2c.BaCl2,電化學(xué)練習(xí),為了有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-，加入試劑的合理順序為（選填a、b、c）。a.先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑b.先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3c.先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3,