18化学反应与电能之电解池.pptx
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1、第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量一、电解原理一、电解原理1电解电解:使电流通过电解质溶液:使电流通过电解质溶液(或熔融的或熔融的电解质电解质)而在而在_引起引起_的过程。的过程。2电解池电解池(也叫电解槽也叫电解槽):把:把_转变为转变为_的装置。的装置。阴阳两极阴阳两极氧化还原反应氧化还原反应电能电能化学能化学能第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量3电解池的组成和工作原理电解池的组成和工作原理(电解电解CuCl2溶液溶液)第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量1为什么说电解质溶液导电过程就是电解过为什么说电解质溶液导电过程就是电解过程?程?提示:提示:电解解质溶液溶液导电时,溶
2、液中的阴、阳,溶液中的阴、阳离子在离子在电场作用下分作用下分别移向两个移向两个电极,从而极,从而在两个在两个电极上得、失极上得、失电子子发生生还原反原反应和氧和氧化反化反应,所以,所以说电解解质溶液溶液导电过程就是程就是电解解过程。程。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量二、电解原理的应用二、电解原理的应用1电解饱和食盐水电解饱和食盐水(1)电极反应:阳极:电极反应:阳极:_ 阴极:阴极:_(2)总反应方程式:总反应方程式:_(3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2Cl2e=Cl22H2e=H2第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量2电镀铜或电解精炼铜
3、电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料:待镀金属或精铜做两极材料:待镀金属或精铜做_。镀层金属或粗铜做镀层金属或粗铜做_。(2)电极反应:阳极:电极反应:阳极:_。阴极:阴极:_。阴极阴极阳极阳极Cu2e=Cu2Cu22e=Cu第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量3电解冶炼钠电解冶炼钠(电解熔融电解熔融NaCl)(1)电极反应:阳极:电极反应:阳极:2Cl2e=Cl2。阴极:阴极:2Na2e=2Na。(2)总反应方程式:总反应方程式:_。(3)应用:冶炼应用:冶炼_等活泼金属。等活泼金属。Na、Mg、Al第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量2电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增电解精炼铜时,
4、阳极减少的质量与阴极增加的质量相等吗?加的质量相等吗?提示:提示:不相同。不相同。电解精解精炼时,粗,粗铜作阳极,作阳极,在在Cu失失电子的同子的同时,粗,粗铜中活中活泼的金属也能的金属也能失失电子子进入溶液,不活入溶液,不活泼的金属沉淀在的金属沉淀在电解解槽底部形成阳极泥,而在阴极上槽底部形成阳极泥,而在阴极上Cu22e=Cu,虽然两极得失然两极得失电子数相等,但阳极子数相等,但阳极减少的减少的质量比阴极增加的量比阴极增加的质量多。量多。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量三、金属的防护三、金属的防护1电化学防护电化学防护(1)牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法(2)外加电流的阴极
5、保护法外加电流的阴极保护法2其他其他(1)改变金属内部结构,如制成合金;改变金属内部结构,如制成合金;(2)使金属与空气、水等物质隔离,如电镀、使金属与空气、水等物质隔离,如电镀、喷油漆等喷油漆等第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量电解原理电解原理1电解池的构成条件电解池的构成条件(1)直流电源;直流电源;(2)两个电极两个电极(阳极和阴极阳极和阴极);(3)电解质溶液或熔融的电解质、电源和电极形电解质溶液或熔融的电解质、电源和电极形成闭合回路。成闭合回路。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量2电解的过程及实质电解的过程及实质(1)电解质电离产生的阴、阳离子在电流的作电解质电离产生的阴
6、、阳离子在电流的作用下定向移动,阳离子在阴极得到电子发生用下定向移动,阳离子在阴极得到电子发生还原反应,阴离子在阳极失去电子发生氧化还原反应,阴离子在阳极失去电子发生氧化反应。反应。(2)电子从电源负极沿导线流入阴极,并从阳电子从电源负极沿导线流入阴极,并从阳极流出,沿导线回到电源正极,所以,电解极流出,沿导线回到电源正极,所以,电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程。质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量3电极产物的判断电极产物的判断(1)阳极产物的判断阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极首先看电极,如果是活性电极(除除Au、Pt、石墨以外的金属
7、材料作电极石墨以外的金属材料作电极)则电极材料失电则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中阴离子不能失电子。子,电极被溶解,溶液中阴离子不能失电子。如果是惰性电极如果是惰性电极(Au、Pt、石墨、石墨)则要再看溶则要再看溶液中阴离子的失电子能力,此时依据阴离子放液中阴离子的失电子能力,此时依据阴离子放电顺序加以判断。电顺序加以判断。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量4电极反应式及电解总反应式的书写电极反应式及电解总反应式的书写(1)电极反应式电极反应式确定电极:与电源正极相连的为阳极,与电确定电极:与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极。源负极
8、相连的为阴极。确定电极反应:阳极发生氧化反应。若是活确定电极反应:阳极发生氧化反应。若是活泼金属电极,电极材料放电,若是惰性电极,泼金属电极,电极材料放电,若是惰性电极,溶液中阴离子放电。阴极发生还原反应,溶液溶液中阴离子放电。阴极发生还原反应,溶液中的阳离子放电。中的阳离子放电。写电极反应式:根据电极反应分别写出两极写电极反应式:根据电极反应分别写出两极反应式。反应式。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(2)电解总反应式电解总反应式在确保两极转移电子数目相同的条件下,在确保两极转移电子数目相同的条件下,将两电极反应式合并即得总反应式。将两电极反应式合并即得总反应式。总反应式要注明条件:
9、通电。若电解的总反应式要注明条件:通电。若电解的H或或OH来自于来自于H2O,方程式中要以水分子的,方程式中要以水分子的形式书写。形式书写。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量5电解池中有关量的计算或判断电解池中有关量的计算或判断电解池中有关量的计算或判断主要包括以下方电解池中有关量的计算或判断主要包括以下方面:根据直流电源提供的电量求产物的量面:根据直流电源提供的电量求产物的量(析出析出固体质量、产生气体的体积等固体质量、产生气体的体积等)、溶液的、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据得失电子守恒,解题有如下方法:解题依据得
10、失电子守恒,解题有如下方法:(1)根据电子守恒法计算:根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。的电子数相等。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(2)根据总反应式计算:根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。根据总反应式计算。(3)根据关系式计算:根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式
11、。之间,建立计算所需的关系式。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加适量的某物质,该物质可以是阴极与阳极产适量的某物质,该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如用惰性电极电解物的化合物。例如用惰性电极电解CuSO4,要恢复原溶液的浓度,可向电解后的溶液中要恢复原溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入加入CuO,也可以加入,也可以加入CuCO3。但不能加入。但不能加入Cu(OH)2,因为,因为Cu(OH)2与生成的与生成的H2SO4反应反应后使水量增加。后使水量增加。第六章化学反应与能量
12、第六章化学反应与能量(2009年全国卷年全国卷)下图所示装置中,甲、乙、下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的的NaOH溶液、足量的溶液、足量的CuSO4溶液和溶液和100 g 10.00%的的K2SO4溶液,电极均为石墨电极。溶液,电极均为石墨电极。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(1)接通电源,经过一段时间后,测得丙中接通电源,经过一段时间后,测得丙中K2SO4浓度为浓度为10.47%,乙中,乙中c电极质量增加。电极质量增加。据此回答问题:据此回答问题:电源的电源的N端为端为 _极;极;电
13、极电极b上发生的电极反应为上发生的电极反应为_;列式计算电极列式计算电极b上生成的气体在标准状况下上生成的气体在标准状况下的体积:的体积:_;第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量电极电极c的质量变化是的质量变化是_g;电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因:变化,简述其原因:甲溶液:甲溶液:_;乙溶液:乙溶液:_;丙溶液:丙溶液:_;(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?否继续进行,为什么?_。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化
14、学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量16碱性增强,因为电解后,水量减少碱性增强,因为电解后,水量减少溶液中溶液中NaOH浓度增大酸性增强,因为阳浓度增大酸性增强,因为阳极上极上OH生成生成O2,溶液中,溶液中H离子浓度增加离子浓度增加酸碱性强弱没有变化,因为酸碱性强弱没有变化,因为K2SO4是强酸强是强酸强碱盐,浓度增加不影响溶液的酸碱性碱盐,浓度增加不影响溶液的酸碱性(2)能继续进行,因为能继续进行,因为CuSO4溶液已转变为溶液已转变为H2SO4溶液,反应也就变为水的电解反应溶液,反应也就变为水的电解反应 第六章化
15、学反应与能量第六章化学反应与能量 友情提示友情提示解答电解类的题目必须注意两点,一是判断阳解答电解类的题目必须注意两点,一是判断阳极材料是活性还是惰性,二是判断溶液中可能极材料是活性还是惰性,二是判断溶液中可能在阳极或阴极放电的离子,抓住这两点,题目在阳极或阴极放电的离子,抓住这两点,题目就迎刃而解了。就迎刃而解了。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量1(2010年诸城调研年诸城调研)如图为相互串连的甲乙如图为相互串连的甲乙两个电解池,两个电解池,X、Y为直流电源的两个电极。为直流电源的两个电极。电解过程中,发现石墨电极附近先变红。请电解过程中,发现石墨电极附近先变红。请回答:回答:第六章
16、化学反应与能量第六章化学反应与能量(1)电源电源X极为极为_极极(填填“正正”或或“负负”),乙,乙池中池中Pt电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为_。(2)甲池若为电解精炼铜的装置,其阴极增重甲池若为电解精炼铜的装置,其阴极增重12.8 g,则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积,则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为为_,电路中通过的电子为,电路中通过的电子为_mol。(3)若乙池剩余溶液的体积仍为若乙池剩余溶液的体积仍为400 mL,则电解后,则电解后所得溶液所得溶液c(OH)_。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应
17、与能量第六章化学反应与能量答案:答案:(1)正正2Cl2e=Cl2(2)4.48 L0.4(3)1 molL1第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量电解质溶液的电解规律电解质溶液的电解规律1有惰性电极电解电解质溶液时的规律有惰性电极电解电解质溶液时的规律类型类型电极反电极反应特点应特点实例实例电解电解对象对象电解电解质浓质浓度度pH电解电解质质溶溶液复液复原原电解电解水型水型阴:阴:2H2e=H2阳:阳:4OH4e=2H2OO2NaOH水水增大增大 增大增大 加水加水H2SO4水水增大增大 减小减小 加水加水Na2SO4水水增大增大 不变不变 加水加水第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量
18、电解电解电解电解质型质型电解质电电解质电离出的阴、离出的阴、阳离子分阳离子分别在两极别在两极放电放电HCl电电解解质质减减小小增大增大加氯加氯化氢化氢CuCl2电电解解质质减减小小不变不变加氯加氯化铜化铜第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量放放H2生碱生碱型型阴:阴:H2O放放H2生碱生碱阳:电解阳:电解质阴离子质阴离子放电放电NaCl电解电解质和质和水水生成生成新电新电解质解质增增大大加氯加氯化氢化氢放放O2生酸生酸型型阴:电解阴:电解质阳离子质阳离子放电放电阳:阳:H2O放放O2生酸生酸CuSO4电解电解质和质和水水生成生成新电新电解质解质减减小小加氧加氧化铜化铜第六章化学反应与能量第
19、六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(2)电解电解质型:无氧酸电解电解质型:无氧酸(HF除外除外)、不活泼、不活泼金属的无氧酸盐金属的无氧酸盐(氟化物除外氟化物除外)的电解。如:的电解。如:阴极:阴极:Cu22e=Cu阳极:阳极:2Cl2e=Cl2总反应:总反应:CuCl2电解电解,CuCl2(阴阴)(阳阳)第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(3)两极分别放出气体,且体积比为两极分别放出气体,且体积比为1 1,电,电解质的化学式是解质的化学式是_,
20、电解的化学方程,电解的化学方程式是式是_。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量【解析解析】(1)要求两极分要求两极分别放出放出H2和和O2,实际上是上是电解水。解水。电解某些解某些强含氧酸、含氧酸、强碱、碱、某些活某些活泼金属含氧酸金属含氧酸盐的水溶液的水溶液时,例如,例如电解解H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4、KNO3、Na2CO3等物等物质的水溶液,就属于的水溶液,就属于此种情况。此种情况。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(2)电解某些不活解某些不活泼金属含氧酸金属含氧酸盐的水溶液的水溶液时,例如,例如,电解解CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2等物等物
21、质的水溶液,的水溶液,电解解质和水都参加反和水都参加反应,阴极,阴极产物是不活物是不活泼金属金属单质,阳极,阳极产物是物是O2,同,同时生成酸生成酸(H)。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量 归纳整理归纳整理电解时电极反应式的书写规律电解时电极反应式的书写规律(1)电极反应:阴极发生还原反应,电极与电电极反应:阴极发生还原反应,电极与电源负极相连,且为惰性电极,则本身不参与源负极相连,且为惰性电极,则本身不参与反应,溶液中的阳离子得电子;阳极与电源反应,溶液中的阳离子得电子;阳极与电源正极相连,发生氧化反应,
22、若为活性电极,正极相连,发生氧化反应,若为活性电极,则本身参与反应,若为惰性电极,则是溶液则本身参与反应,若为惰性电极,则是溶液中的阴离子失电子。中的阴离子失电子。第六章化学反应与能量第六章化学反应与能量(2)书写电极反应式时应注意书写电极反应式时应注意先看电极。主要是看阳极是何种类型的电极,若先看电极。主要是看阳极是何种类型的电极,若为活性电极,电极本身被氧化,发生氧化反应。为活性电极,电极本身被氧化,发生氧化反应。再看离子。搞清电解质溶液中存在哪些离子,根再看离子。搞清电解质溶液中存在哪些离子,根据放电顺序,书写电极反应式。据放电顺序,书写电极反应式。水溶液中始终有水溶液中始终有H和和OH
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- 18 化学反应 电能 电解池
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