第三节 电解池
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思考回忆
1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。
水溶液 熔融 2、电离是指电解质在_____________ 或__________ 自由移动离子 状态下离解成____________ 的过程。 把化学能转化为电能 3、原电池是_____________
水溶液或熔融状态下
的装置 。
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电子流向
极
(外电路)负极 → 正极 (外电路)正极→负极 负极:Zn - 2e- =Zn2+(氧化反应)
电流方向
电极反应 能量转化 应用
正极:2H+ + 2e- =H2↑(还原原应) 化学能→ 电能 设计电池、金属防腐
三、电解原理的应用
1.电解食盐水 思考:
(1)通电前,饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况 怎样? (2)通电后,溶液中的离子运动发生了什么变化? (3)通电后,溶液中的在阴、阳放电的是什么离子? (4)电解后,在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么?怎样初 步检验两极产物的生成?
电解后溶液中溶质的质量分数 增大 ,若要恢复 原来的浓度,只需加入一定量的 水 即可。
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电解
⑵电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液,如电解盐酸、CuCl2溶液等 电解盐酸
阳极: 2Cl -- 2e-=Cl2↑ 阴极: 2H+ +2e-= H2 ↑ 电解 总反应:2HCl== Cl2↑ + H2↑
电解一段时间以后,甲、乙两池中溶液的 pH值均减小,而在①和④两极,电极产物 的物质的量之比为1︰2的是
甲
甲
乙
乙
• A B • 甲 KOH H2SO4 • 乙 CuSO4 AgNO3 D
C D Na2SO4 CuSO4 HCl HNO3
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3.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 AC 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
电解
⑷电解活泼金属的无氧酸盐溶液时,电解质和水 都有一部分被电解,如电解NaCl溶液等。
阳极 (C): 2Cl -- 2e-=Cl2↑
阴极 (C): 2H+ +2e-= H2 ↑ 总反应:2NaCl+2H2O==2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ 电解后原溶液中溶质的质量分数减小,若要恢 复原来的组成和浓度,需通入一定量的HCl。
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泥沙 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-
、
Na+、
Cl-、
沉降
除泥沙
Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42略过量 BaCl2 溶液 除SO42-
Na+、
Cl-、Ca2+
、
略过量NaOH 溶液
Ba2+ 、引入OH-
除Fe3+ Mg2+
,
Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+
通电
2H2↑ + O2↑
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阴极: 2H+ + 2e- == H2 ↑
2Cl 2e == Cl2↑ 阳极:
2HCl 总反应:
通电
H2 ↑+ Cl2↑
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阴极:2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 总反应: 2Cu(NO3)2 + 2H2O
通电
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氯碱工业:离子交换膜法制烧碱210
(1)生产设备名称:离子交换膜电解槽 阴极:碳钢 阳极:钛 阳离子交换膜: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。 (2)离子交换膜的作用: a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸; b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ,而影响 氢氧化钠的产量。
纯铜
阳极泥: 相对不活泼的金 粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等) 属以单质的形式沉积在电 粗铜 阳极: 解槽底,形成阳极泥 2+ -
CuSO4溶液
Zn Fe Cu Ag Au
Zn→ Zn +2e Fe → Fe2++2eCu→ Cu2++2e阳极泥
阴极:
Cu2+ + 2e- → Cu
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4、写出下列物质的电离方程式 CuCl2 H2O NaHSO4 CH3COONH4
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一、电解原理 演示实验 微粒移动方向
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 __________ 的前题。
电镀:电镀是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,
①电极: 阳极——镀层金属 或惰性电极 阴极——待镀金属制品 铁 片 铜 片
硫酸铜溶液
②电镀液:含有镀层金属离子的电解质溶液。 溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小
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4、电冶金
略过量 2+. Ba2+ 除 Ca Na2CO3 溶液
Na+、 Cl-、
适量HCl溶液 调节PH 除 CO32- 、OH-
Na+、 Cl29
CO32-
、
OH-
2.铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、银、金等),这种 粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求,如果用以制电线,就会大大降低电线的 导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
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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
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4.电解池电极反应规律(阳氧阴还)
(1)阴极:得电子,还原反应
①电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
(2)阳极:失电子,氧化反应
<
>
Cu2+ SO4
2-
②、然后写电极反应式 : 阴极: 2Cu2++4e=2Cu 阳极: 4OH- -4e=O2↑+2H2O ③、最后使得失数相等,两极半反应相加得总方程式; 2Cu2++2H 或
2O
电解 电解
2Cu+O2↑+4H+ 2Cu+O2↑+2H2SO4
(电解离子方程式) (电解化学方程式 11 )
2
CuCl2
电解
Cu +Cl2↑
4
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。
3. 电镀
电镀是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,它是电解原理的又一重要应用。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。
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电解
1.如上图所示,通电后A极上析出Ag,对该装置的有关 叙述正确的是 B A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,其余电 极均参加了反应 D.通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变
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2.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液,
2CuSO4+2H2O
练习:完成下列溶液的电极反应。 (以石墨为电极电解) 硫酸溶液: 盐酸: NaOH溶液: CuBr2溶液: KCl溶液: Cu(NO3)2溶液: Na2SO4溶液:
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阳极:4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 阴极:4H+ + 4e- = 2H2↑ 总反应:2H2O
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电解氯化铜原理
直流电源 I 电极 负极 e电源 正极 eI
(析出Cu) 阴极 被还原
阳极 (放出Cl2↑) Cu2+ Cl– 被氧化 Cl– 失2e-
电解质
得2e-
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)
2Cu + 4HNO3+ O2↑
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二、电解规律(用惰性电极电解时)
⑴电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时,
如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液
例如:电解硫酸钠溶液
阳极 : 4OH--4e-=2H2O +O2↑ 阴极: 4H+ +4e-=2H2 ↑ 总反应:2H2O== O2↑ +2H2↑ 实质:电解水
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Cl2 +
H2 - NaOH溶液
淡盐水
阳 极
Cl2 Na+ Cl—
H+
阴 极 碳钢网