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[名校联盟]吉林省东辽县第一高级中学高二化学《电解池的工作原理及其应用》课件


电解池的工作原理及其应用

思考: C C 1.通电前溶液中有哪些离子? 如何运动? 2.通电后如何运动? 3.产生什么现象?为什么? CuCl2溶液 ①电流表指针发生偏转 ②与电源正极相连的电极上有气泡析出,刺 激性气味,能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝; ③与电源负极相连的电极上有红色物质析出

一、电解原理 电解:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两 极引起氧化还原反应的过程。 ①电流是发生反应的动力(使不能自发进行 的反应顺利进行) ②阴阳离子做定向移动的导电过程,也就是 两极发生氧化还原的过程,即电解质溶液的 导电过程即为电解过程 ③电流是直流电。 ④在电解过程中电能转化为化学能。

二、电解池:
1、定义:电能转化为化学能的装置 2、形成电解池的条件: ⑴与电源相连的两个电极 ⑵电解质溶液或熔化电解质 ⑶形成闭合回路 3、电极名称: 阴极:与电源负极相连,进电子,还原反应 阳极:与电源正极相连,出电子,氧化反应 4、电极材料 惰性电极:C、Pt、Au不发生反应 活性电极:Ag及以前金属,作阳极则溶解

5、电解时离子放电顺序

阳离子得电子或阴离子失电子的过程叫做 放电。
①阴极:阳离子放电,金属活动顺序的反顺序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+ 注意(一)Fe3+ >Cu2+;(二)电镀时:受离子浓度影响 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Fe2+>Zn2+ > H+

②阳极: 活性电极(Ag以前),电极失电子 惰性电极(Pt、Au、石墨),阴离子放电 S2->I->Br->Cl- >OH->含氧酸根>F-

练习
1、写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液 的电极反应式
阳极 (C): 2Cl -- 2e-=Cl2↑ 阴极 (C):2H+ +2e-= H2 ↑ 2、写出以铜棒作电极电解氯化铜溶液的 电极反应式 阳极 (Cu): Cu - 2e-=Cu2+ 阴极 (Cu): Cu2+ +2e-= Cu

6、电解规律(用惰性电极电解)
电解质先电离成离子,向两极移动,分别 在两极得失电子。
⑴电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧 酸盐溶液 ①实质是电解水; ②电解后溶液中溶质的质量分数增大,若 要恢复原来的浓度,加水。 ③pH值三种变化

⑵电解无氧酸溶液(除氢氟酸)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液。 ①实质是电解电解质本身. ②电解后溶质的质量分数减小,若要恢 复原来,需加入一定量的溶质 ③pH值变化 ⑶电解不活泼金属的含氧酸盐 ①是电解水和电解质。 ②电解后溶质的质量分数减小,若要恢复 原来,需加入一定量金属氧化物。 ③ pH值减小

⑷电解活泼金属的无氧酸盐溶液 ①是电解水和电解质 ②电解后溶质的质量分数减小,若要恢复 原来,需通入一定量的HX等。 ③pH值增大

1、用两支惰性电极插入500mLAgNO3 溶液中, 通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时 (设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电 解前后体积变化可以忽略),电极上析出银的 B 质量大约是 ( ) A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg
2、用石墨作电极电解 100mLH2SO4和 CuSO4 的混合溶液,通电一段时间后,两极均收集到 2.24L气体(标准状况下),原混合溶液中 Cu2+的物质的量浓度为 ( A) A.1mol/L B.2mol/L C.3 mol/L D.4 mol/L

三、电解原理的应用 1、铜的电解精炼
纯铜

-+ 粗铜

⑴粗铜含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 ⑵粗铜的精炼 粗铜做阳极,纯铜做阴极, CuSO4溶液做电解液

CuSO4溶液

(3)电极反应式 (4)阳极上比铜不活泼的金属,沉积于阳极底 部,成为阳极泥,可以提炼金、银等贵重金属

2、电镀 ⑴概念:应用电解原理在某些金属表面镀上 一层其它金属或合金的过程。 -+ ⑵电镀池形成条件
镀件

镀层金属

①镀件作阴极 ②镀层金属作阳极 ③含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液 ⑶电镀的特点
含镀层金属离子的盐溶液

电镀液的组成及酸碱性基本保持不变

阅读了解
为了使镀层致密、坚固、光滑,还要采取一些措施: (1)镀件进行抛光和清洗,使镀件洁净、光滑; (2)电镀液的离子浓度始终保持恒定,常将电镀液制 成络合物; (3)电镀时,要不断搅拌,并控制温度、电流、电压, 使电镀液pH在一定范围内。 在电镀工业的废水中常含有剧毒物质,如氰化 物、重金属离子等, 减少电镀污染的途径: (1)电镀废水经过处理,回收其中有用成分,把有 毒有害物质的浓度降低到符合工业废水的排放标准. (2)改进电镀工艺,尽量使用污染少的原料.如采用无 氰电镀等

3、电解饱和氯化钠溶液
电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42- 等杂质离子



4、铝的冶炼
(1)电解AlCl3溶液能否得到单质铝? (2)电解熔融状态的AlCl3能否得到单质铝?

(3)为了降低Al2O3的熔点,加入什么?
(4)电解Al2O3的电极反应和电解总式? 冶炼其它活泼金属(钾、钙、钠、镁等)

练习1:在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插 入两个电极,通电电解(不考虑水分蒸发),则: ⑴若两极均为铜片,试说明电解过程中溶液 溶质浓度将怎样变化 不变 。⑵若阳极为 纯锌,阴极为铜片,阳极反应式 是 Zn -2e-=Zn2+ 。 ⑶如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放 电,当电路中有0.01mol电子通过时,阴极增 重 0.32 g,阴极上的电极反应式 是 Cu2+ +2e-=Cu 。

2、利用反应,设计一个原电池装置。 (1)画出装置图 (2)标明电极材料和电解质溶液 (3)写出电极反应

3、将两支惰性电极插入500mL CuSO4溶液中, 接通电源 (1)写出电极反应式: 阳极: 阴极: (2)当两极上析出1.6g Cu时(设电解时阴 极没有氢气放出,且电解液在电解前后体积 变化忽略不计),则电解后溶液的 pH是 (1) (3)经一段时间后,两极均能得到11.2L气 体(标准状况),则原CuSO4溶液的物质的量 1mol/L 浓度是 (4)若将经过(3)以后的溶液恢复原来的 浓度,需要向溶液中加入 0.5 mol的 CuO

全国.以惰性电极电解CuSO4溶液,若阳极 上产生的气体的物质的量为0.0100 mol,则 阳极上析出Cu的质量为( B ) A.0.64 g B.1.28 g C.2.56 g D.5.12g 广东.科学家近年来研制出一种新型细菌燃料 电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进 入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极 反应为:( C ) A H2+2OH-=2H2O+2e- B O2+4H++4e-=2H2O C H2=2H++2e- D O2+2H2O+4e-=4OH-

江苏.某同学按右图所示的装置进行电解实 验。下列说法正确的是( B C ) A.电解过程中,铜电 极上有H2产生 B.电解初期,主反应 方程式为:Cu+H2SO4 电解 CuSO +H ↑ 4 2 C.电解一定时间后, 石墨电极上有铜析出 D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大

广东.三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能 电池,其电解法制备过程如下:用NaOH调 NiCl2溶液pH至7.5,加放适量硫酸钠后进行电 解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成 ClO-,把二价镍氧化为三价镍。以下说法正 确的是C ( D ) A 可用铁作阳极材料 B 电解过程中阳极附近溶液的pH升高 C 阳极反应方程式为:2Cl--2e-=Cl2 D 1mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路 中通过了1mol电子。

【原电池与电解池的结合】

池及电极的判 断方法 有一极能与电 解液反应则该 极为原电池、 该极负极,与 之相连的为电 解池的阴极。 若都能反应, 则活泼性最强 的或两极差距 最大的为原电 池

原电池、电解池、电镀池判定规律 1、无外接电源, 可能是原电池:依据原电 池的形成条件判定, “三看” 电极:两极为导体且活泼性不同 电解液:两极插入电解液中 回路:形成闭合回路或两极接触 2、有外接电源,两极插入电解质溶液中, 可能是电解池或电镀池:当阳极金属与电解 质溶液中的金属阳离子相同,为电镀池,其 余情况为电解池。


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