電解鋁反應(yīng)原理課件

電解反響原理朱伶俐2023.3.27授課內(nèi)容電解反響實際應(yīng)用電解反應(yīng)原理1、電解的定義2、電解池電極的判斷方法3、電極反響的書寫4、發(fā)生電解反響的根本條件5、離子的放電順序1、鋁電解反響的電極反響方程式2、何為鋁電解3、冰晶石的作用電解原理〔以電解CuCl2溶液為例〕陰極:石墨棒周圍CuCl2溶液綠色變深，石墨棒上逐漸覆蓋了一層紅色固體〔Cu〕陽極:石墨棒周圍CuCl2溶液綠色變淺，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變?yōu)樗{(lán)色。CuCl2溶液在電流的作用下被電解生成了Cu和Cl2CuCl2溶液在電流的作用下究竟發(fā)生了什么反響？電解氯化銅溶液微觀模擬實驗分析電解反響1、電解使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化復(fù)原反響的過程。2、電解池〔電解槽〕把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置注意：①電流必須是直流而不是交流。②熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解。與電源正極相連陽極與電源負(fù)極相連發(fā)生氧化反響陽離子移向陰離子移向發(fā)生復(fù)原反響陰極３、〔1〕兩個電極及電極反響e－e－CCCuCl2溶液通式：陰極：氧化劑＋ne-=復(fù)原產(chǎn)物陽極：復(fù)原劑－ne-=氧化產(chǎn)物總電解反響式：陰陽極反響式相加所得的式子〔考慮電子守恒〕〔2〕電極反響式的書寫：e－e－CCCuCl2溶液陰極陽極陽離子移向陰極放電，Cu2+,H+陰離子移向陽極放電,Cl-,OH-陰極：Cu2++2e-＝Cu還原反應(yīng)陽極：2Cl--2e-＝Cl2↑氧化反應(yīng)總反應(yīng)式：CuCl2=Cu+Cl2↑電解〔3〕兩個電極的類型：惰性電極(鉑、金、石墨)：——僅僅導(dǎo)電，不參與反響活性電極(除鉑、金外的金屬)：——既可以導(dǎo)電、又可以參與電極反響惰性電極與活性電極CuCuCuCl2溶液陰極陽極CCCuCl2溶液陰極陽極4、形成電解池的條件〔1〕直流電源〔3〕電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)〔4〕形成閉合回路e－e－CCCuCl2溶液陰極陽極〔2〕與電源相連的兩極電子的流向:電子從外加電源的負(fù)極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。注意：電子只在外電路定向移動，不能從溶液中移動離子定向移動的方向:陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動。e－e－CCCuCl2溶液陰極陽極5、電解池的工作原理電解質(zhì)溶液導(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(fù)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)生復(fù)原反響；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)生氧化反響，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、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。說明：得失電子的能力不同失電子能力：Cl-＞OH-得電子能力：Cu2+＞H+放電能力放電次序為什么電解過程中Cu2+、Cl-放電，而不是H+和OH-？７、離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陰極：無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反響，發(fā)生反響的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序：陽極：①活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進(jìn)人溶液，陰離子不容易在電極上放電。②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰離子的放電順序：S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子〕>F-【思考1】電解氯化銅溶液時，溶液中Cu2＋和Cl－放電根本完畢后，電解過程是否也就停止了呢？【思考2】在電解氯化銅溶液的裝置中，假設(shè)把電解質(zhì)換成氯化鈉，其結(jié)果又如何呢？寫出電極反響。溶液中Cu2+和Cl—放電完畢后，原溶液變?yōu)榧兯?，此時，在純水中存在H+和OH—，H+在陰極放電，OH—在陽極放電，實際上是電解水的過程，所以：陰極：4H++4e—=2H2↑陽極：4OH—－4e—=2H2O+O2↑總反應(yīng)：2H2O=2H2↑+O2↑電解〔1〕溶液中所含陽離子：H+、Na+，放電順序：H+>Na+陰極：2H++2e—=H2↑〔2〕溶液中所含陰離子：OH—、Cl—，放電順序：Cl—>OH—陽極：2Cl—－2e—=Cl2↑【思考3】氯化鈉溶液換成熔融的氯化鈉，其結(jié)果又如何呢？寫出電極反響?？偡磻?yīng)：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑電解熔融的氯化鈉中有Na+和Cl—，Na+在陰極放電生成金屬鈉，Cl—在陽極放電生成氯氣。陰極陽極氯氣鈉熔融NaCl陰極：2Na++2e-=2Na

（氧化反應(yīng)）陽極：2Cl--2e-=Cl2↑

（還原反應(yīng)）總式：NaCl=Na+Cl2↑電解小結(jié)：分析電解反響(用惰性電極時)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化、陰極復(fù)原以及氧化性、復(fù)原性強弱判斷反響的離子先后，最后分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子鋁電解反響電解法煉鋁電解法煉鋁就是冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，它是以冰晶石為熔劑，氧化鋁為熔質(zhì)，強大的直流電通入電解槽內(nèi)，在陰極和陽極上起電化學(xué)反響。電解產(chǎn)物陰極上是鋁液，陽極上是C02氣體〔炭素做陽極〕，這種方法就是電解法煉鋁。陽極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料鋁電解原理陰極陽極熔融Al2O3+冰晶石冰晶石—氧化鋁熔液中的離子質(zhì)點有Na+、AlF63-、

AlF52-、

AlF4-、F-，還有Al-O-F型絡(luò)合離子。其中Na+是單體離子，Al3+結(jié)合在絡(luò)合離子里。助熔劑：冰晶石〔Na3AlF6六氟合鋁酸鈉〕Al3+〔絡(luò)合〕=AlF63-、AlF52-、AlF4-......O2-〔絡(luò)合〕=Al-O-F型絡(luò)合離子陽極：O2-〔絡(luò)合〕+C－4e-=CO2↑放電順序：O2-〔絡(luò)合〕>F-Al3+〔絡(luò)合〕>Na+陰極：Al3+〔絡(luò)合〕+6e-=2Al鋁電解通入直流電的目的〔1〕要在兩極實現(xiàn)電化學(xué)反響，也就是說在電解質(zhì)中使鋁離子從陰極上得到電子而析出?！?〕利用它的熱能將冰晶石熔化呈熔融狀態(tài)，并保持一定的電解溫度冰晶石熔劑的作用〔1〕能夠較好的溶解氧化鋁，流動性較好?！?〕電解溫度下，冰晶石—氧化鋁熔液密度