電解原理及應(yīng)用

1、電解原理及應(yīng)用第1頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五思考1下列裝置中哪些為原電池？為什么。思考2鉛蓄電池反應(yīng)，總化學(xué)方程式為： ，請寫出放電時的電極 方程式反應(yīng)式。第2頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五1、電解氯化銅（如圖）第3頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五（2）實驗現(xiàn)象在第一步和第二步中均無新現(xiàn)象發(fā)生。在第三步實驗中，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；陰極石墨棒周圍CuCl2溶液綠色變深，陽極石墨棒周圍CuCl2溶液綠色變淺；陰極石墨棒上逐漸覆蓋了一層紅色固體，陽極石墨棒上有氣泡放出，并可聞到刺激性的氣味，同時看到濕潤的碘化鉀淀粉試紙

2、變?yōu)樗{色。第4頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五（3）實驗結(jié)論在通直流電的條件下，溶液里的CuCl2發(fā)生了分解反應(yīng)：CuCl2 = CuCl2Cu生成于陰極的石墨棒上，Cl2生成于陽極的石墨棒上。第5頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五（4）原理分析：CuCl2是強電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中電離生成Cu2和Cl。CuCl2Cu22Cl通電前，Cu2和Cl在水里自由地移動著；通電后，這些自由移動著的離子，在電場作用下，改作定向移動。溶液中帶正電的Cu2向陰極移動，帶負電的氯離子向陽極移動。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽極，氯離子

3、失去電子而被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成氯分子，從陽極放出。陰極：Cu22eCu陽極：Cl2e Cl2電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式：CuCl2=CuCl2第6頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五電解原理1、電解的概念使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。 注意：電流必須是直流而不是交流。熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解。第7頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五2、電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。 3、構(gòu)成電解池的條件（1）直流電源。（2）兩個電極。其中與電源的正極相連的電

4、極叫做陽極，與電源的負極相連的電極叫做陰極。（3）電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)。第8頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五4、兩電極及電極反應(yīng)陽極（與電源正極相連）：氧化反應(yīng)陰極（與電源負極相連）：還原反應(yīng)第9頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五5、電解質(zhì)導(dǎo)電的實質(zhì) 對電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時，電子從電源的負極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，電解質(zhì)的陽離子移向陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電解質(zhì)的陰離子移向陽極失去電子（有的是組成陽極的金屬原子失去電子）發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）里陰、

5、陽離子的定向移動而通過溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的電解過程。第10頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五電解質(zhì)溶于水或熔融狀態(tài)下電解質(zhì)電離后，再通電電解質(zhì)電離成自由移動的離子，如：CuCl2 = Cu2+ +2Cl -陰陽離子定向移動，在兩極失得e-成為原子、分子，如：CuCl2 = Cu +Cl2電解只產(chǎn)生自由移動的離子氧化還原反應(yīng)生成新物質(zhì)電解必須建立在電離基礎(chǔ)上第11頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五比較項目電解池原電池能量轉(zhuǎn)換電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能能否自發(fā)反應(yīng)不自

6、發(fā)，可以是兩個活性相同的電極反應(yīng)自發(fā)，兩個活性不同的電極兩個電極氧化反應(yīng)失去電子 接電源正極，陽極作為負極，對外電路送出電子還原反應(yīng)獲得電子 接電源負極，陰極作為正極，接受由外電路流回的電子電池內(nèi)離子的遷移方向陰離子向正極（陽極）遷移陽離子向負極（陰極）遷移陰離子向負極遷移陽離子向正極遷移無關(guān)離子不遷移相同點兩個電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液第12頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五化學(xué)能電能電能化學(xué)能負極正極陽極陰極負極：氧化反應(yīng)（失e -）正極：還原反應(yīng)（得e -）陽極：氧化反應(yīng)（失e -）陰極：還原反應(yīng)（得e -）負極正極電源正極陽極電源負極陰極無有第13頁，共25頁，202

7、2年，5月20日，7點32分，星期五陰極上，陽離子的放電順序為： K+Ca2+Na+Mg2+Al3+ Zn2+Fe2+H+Cu2+ Fe3+ Hg2+Ag+陽極上，陰離子的放電順序為： F-含氧酸根OH-Cl-Br-I-(F、NO3、SO42-等)（惰性電極）第15頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五電解質(zhì)溶液電解規(guī)律S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+ Al3+Mg2+Na+與區(qū)：電解電解質(zhì)型與區(qū)：放氫生堿型 與區(qū)：放氧生酸型與區(qū)：電解水型第16頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五電解質(zhì)水溶液中離子的放

8、電規(guī)律陽極:含氧酸根OH- Cl- I- S2-陰極:金屬活動順序的逆順序練習(xí)2寫出用惰性電極電解下列溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式 （1）Na2SO4 HCl （2）NaOH NaCl （3）H2SO4 CuSO4 （4）AgNO3 H2O 第17頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五惰性電極電解水溶液的規(guī)律：類型電極反應(yīng)特點實例電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型分解電解質(zhì)型放H2生堿型放O2生酸型陰：4H+4e=2H2陽：4OH-4e=O2+2H2O電解質(zhì)的陰陽離子分別在兩極放電陰：水放H2生堿陽：電解質(zhì)陰離子放電陰：電解質(zhì)陽離子放電陽：水放O2生酸NaOHH

9、2SO4Na2SO4HClNaClCuSO4水電解質(zhì)本身電解質(zhì)+水生成新電解質(zhì)生成新電解質(zhì)H2OHClHClCuO第18頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五練習(xí)1用碳棒做電極電解CuSO4水溶液（1）畫出電解裝置，注明陰、陽兩極。（2）寫出電極反應(yīng)式及總的電化學(xué)方程式。（3）若陰極上有1.6g Cu析出，則電子轉(zhuǎn)移_mol，陽極產(chǎn)生氣體體積（標況）為_L第19頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五二、電解原理的應(yīng)用 1、銅的電解精煉 第20頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五（2）電解法精煉銅的化學(xué)原理陽極（粗銅）：Cu2eCu2陰極（

10、純銅）：Cu22eCu結(jié)論：電解液CuSO4的濃度基本 保持不變第21頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五說明：粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活動性順序銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會同時失去電子，如：Zn2eZn2 Ni2eNi2但是它們的陽離子比銅離子難以還原，所以它們并不在陰極獲得電子析出，而只是留在電解液里。而位于金屬活動性順序銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因為給出電子的能量比銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，當(dāng)陽極上的銅失去電子變成離子溶解之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽極泥（陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料）第22頁，共25頁，2022年，5月20日，7點32分，星期五2、電鍍(1)定義：電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表 面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 (2)目的：電鍍的目的主要是使金屬增強抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬