电解原理及应用ppt

电解原理的应用1——氯碱工业
离子交换膜法制烧碱
含有某些含氧酸根杂质的氯化 钠，可用离子交换膜法电解提 纯。电解槽内装有阳离子交换 膜（只允许阳离子通过），其 工作原理如图所示。 淡盐水
【习题2】
+ Cl
2
H2
NaOH 溶液
A
Na+
B
①该电解槽的阳极反应式
水(含少量 精制 = Cl2↑ 是 。 饱和食盐水 NaOH) ②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因
（2）：Na2SO4
（3）：CuSO4 （4）：NaCl
电解时电极产物的判断
1. 阳极：阴离子放电的顺序： S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞非还原性含氧酸 根＞F2. 阴极：阳离子的放电顺序：
Ag+>Fe3+>Hg2+>Cu2+>H+（浓度大） >Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（浓度小） >Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+
把化学能转化为电能 3、原电池是_______ ______ 4、写出下列物质的电离方程式 CuCl2 H2O NaHSO4 CH3COONH4
的装置 。
一、电解原理
演示试验 实验微观解释
结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离
自由 子作______________ 运动；在外电源的作用下（直流 电)，改作_________ 移动而导电。在导电的同时，在 定向 阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是 电解 __________ 的前前提。
负极：氧化反应 正极：还原反应
阳极：氧化反应 阴极：还原反应
制作化学电源,金属防护 氯碱工业、电镀、电冶金、 电解精炼、金属防护
【能力训练1】
以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组成 电解质，按下列要求进行电解。 （1）以铂片为电极，溶液中加入酚酞，阴极区颜 色变红的是 KCl、 KNO3 （2）以铂片为电极，溶液中加入酚酞，阴极区PH 增大的是 KCl、KNO 、 HCl、HNO
电解氯化铜原理
直流电源 I 电极 负极 e 电源 正极 e I
（析出Cu） 阴极 被还原
阳极 （放出Cl2↑） Cu2+ Cl– 被氧化 Cl– 失e
电解质
得e
CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–
电极反应
阴极: Cu2+ + 2e ＝ Cu （还原反应）
阳极: 2Cl－－2e ＝Cl2↑ （氧化反应） 总反应: Cu2+ + 2Cl－ 电解 Cu +Cl ↑（氧化还原反应）
纯铜 铁 粗铜 纯铜
CuSO4溶液
CuSO4溶液
(B)
(C)
电解原理的应用3——电解精炼
粗铜的成份（ Zn Fe Ni Cu Ag Au ）
粗 铜 纯 铜
阳极： - = Zn2+ Zn -2e Zn - = Fe2+ Fe -2e Fe - = Ni2+ Ni -2e Ni Cu Cu -2e- = Cu2+ Ag 阳极泥 Au 2+ + 2e- = Cu Cu 阴极:
CuSO4 溶液
思考：CuSO4溶液浓度变化?
电解原理的应用4——电冶金
冶炼活泼金属 K ~~ Al
写出工业上制备钠、镁、铝的化学方程式
（工业制取钠）2NaCl (熔融) == 2Na + Cl2↑
电解
（工业制取镁） MgCl2 (熔融) == Mg + Cl2↑
（工业制取铝）
电解 2Al2O3 (熔融) == 4Al 冰晶石
电解
+ 3O2↑
【科技应用】
水燃料与能源 一：燃料电池发电 二：电解池加水 三：电解水 四：氢氧混合燃烧
小结：横向比较
原电池 电解池
定义 形成 条件
工作 原理 原理 应用
化学能→电能
①活泼性不同两个的电极 ②电解质溶液 ③闭合回路 ④自发的氧化还原反应
电能→化学能
①两个能导电的电极 直流 ②电解质溶液 电源 ③闭合回路 ④非自发的氧化还原反应
【能力训练3】
以等质量的铂棒和铜棒做电极，电解硫酸铜溶液， 通电一段时间后，其中一极质量增加了a g,此时两 极的质量差为( C ) A.只能为a g B.只能为2a g C.可能为a g，也可能为2a g D.只可能为a /2 g
【能力训练4】
金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、 Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确 的是（已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）( D ) A 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－＝Ni B 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
概念 电极性质
纵向回顾
电解池 放电顺序 应用 电解应用 氯碱工业 电镀 电解精炼
电冶金
作业：同步能力训练
The End
⑵
2、 定义：把电能转化为化学能的装置。 电 组成： 两个电极、 电解质溶液、 直流电源 解 与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。 池 电极 阳极：
惰性电极： C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极， 电极材料 本身都不反应。
阴极： 与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。
活泼电极： Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极， 本身被氧化溶解。
【变式1】
以H+、K+、Cu2+、Cl-、NO3-五种离子恰当地组成 电解质，按下列要求进行电解。 （1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变 进行电解，则可采用的电解质是 HCl、 CuCl2 （2）以铂片为电极，使电解质质量不变，水量减少 进行电解，则可采用的电解质是 KNO 、 HNO
3 3
（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量 都减少进行电解，则可采用的电解质是 Cu(NO3)2 、 KCl
规律
第一类：自身分解型： CuCl2 无氧酸、不活泼金属无氧酸盐 第二类: 电解水型： Na2SO4 含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸盐 第三类：放氧生酸型： CuSO4 不活泼金属的含氧酸盐 第四类：放氢生碱型： NaCl 活泼金属的无氧酸盐
2
CuCl2
电解
Cu +Cl2↑
1、电解原理
在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在 阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。
明 确
⑴
电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。 阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就 在两极发生了氧化还原反应，生成了新物 质； 而金属导电是由自由电子的定向运动形成， 无反应发生，无新物质生成，两者有本质 区别。
新课标人教版选修四
第三节
电解池
——电解原理及应用
高二化学备课组
2017.12.
思考回忆 水溶液或熔融状态下 1、电解质是指在__________ _ __能够导电的化 合物。 熔融 水溶液 2、电离是指电解质在_____________ 或__________
自由移动离子 的过程。 状态下离解成____________
石墨
CuSO4溶液
CuSO4溶液ຫໍສະໝຸດ (A)(B)电镀
1.定义：电镀是应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方法。 2.目的：电镀的目的主要是使金属增强抗腐 蚀能力、增加美观和表面硬度。 假金只用真金镀，若是真金不镀金 ——答章孝标
李绅
电解原理的应用2——电镀
如果把电镀铜时的装置B换成C，写出 【习题4】 电极反应式，粗铜的成份（ Zn Fe Ni Cu Ag Au ）
3、构成电解池的条件：
①直流电源； 与电源负极相连的电极为阴极 ②电极 与电源正极相连的电极为阳极
③电解质溶液或熔融电解质； ④ 形成闭合的回路
思考：氯化铜溶液中有四种离子Cu 2+ H+ Cl- OH-,为什么是铜离子和氯离子先反应， 而不是H+ 和OH- ？
要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。
定性：阳离子放电顺序：Cu2+＞H+＞Na+ 阴离子放电顺序：Br-＞Cl-＞OH定量：当电路中通过0.1mol电子时： 电解0.05molCuBr2 继续通过0.1mol电子时： 电解0.05molCuCl2 再通过0.1mol电子时： 电解0.1molNaCl 最后通过0.1mol电子时：电解0.05molH2O
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
重 点
离子放电顺序： 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 ①用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时： 阳极： 溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：
S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子）>F-
3
3
（3）以碳棒为电极，电解CuSO4，通电一段时间 后,恢复到原来的状况，可以将溶液加入什么物质 CuO、 CuCO3
【能力训练2】
用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2和 0.1mol NaBr混合溶液，电路中共0.4 mol 电 子转移，试写出电极反应式并分析各阶段电 解的物质是什么？
解法指导 定性分析与定量分析结合
阴极: 阳离子在阴极上放电顺序是：
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+