超电解池工作原理及应用苏教.pptx
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1、工业上如何生产金属钠和金属铝?第1页/共61页原电池将 能转化为 能的装置。化学电电解池将 能转化为 能的装置。电化学电解池的电极阴极:阳极:与电源负极相连的电极与电源正极相连的电极第2页/共61页电解法阳极:阴极:电解反应:e-2Cl2eCl2 氧化反应2Na+2e-2Na 还原反应2NaCl 2Na+Cl2 e-电解熔融NaCl第3页/共61页第4页/共61页电解熔融Al2O3第5页/共61页铝电解槽铝电解槽阳极阳极C电解质电解质钢壳钢壳烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料第6页/共61页1、原料:纯净的Al2O3的熔点很高(约2045)。用熔化的冰晶石(Na
2、3AlF6)可以做熔剂,使Al2O3在1000左右溶解在液态的冰晶石里,然后进行电解。2、原理:在熔化条件下:Al2O3=2Al3+3O2-阴极:阳极:总反应式:4 Al3+12e-=4 Al6 O2-12e-=3 O22Al2O3=4Al+3 O2第7页/共61页小结:1、电解池将电能转化为化学能的装置。2、形成电解池的条件与电源相连的两个电极电解质溶液或熔化的电解质形成闭合回路3、电极的判断阴极:与电源负极相连,电子流入,发生还原反应阳极:与电源正极相连,电子流出,发生氧化反应第8页/共61页电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟电解CuCl2溶液第9页/共61页阴极 :Cu2+2e
3、 Cu 阳极 :2Cl 2eCl2总反应:CuCl2 Cu+Cl2 电 解第10页/共61页 写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电 极反应式及总反应阳极 :2Cl 2eCl2阴极 :2H+2e H2 总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电 解电解NaCl溶液第11页/共61页目前我国工业上大多采用离子交换膜法电解食盐水目前我国工业上大多采用离子交换膜法电解食盐水制烧碱和氯气。如图:电解槽中用石墨或钛作阳极制烧碱和氯气。如图:电解槽中用石墨或钛作阳极与电源正极相接,用铁网作阴极与电源负极相接,与电源正极相接,用铁网作阴极与电源负极相接,中间设特殊的离子交换膜。中间设特殊的离子
4、交换膜。a第12页/共61页分析电解反应的一般思路:明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化,阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子第13页/共61页4、电解时离子放电顺序阴极:阳离子放电,得电子能力强先放电Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+阳极:阴离子放电或电极放电,失电子能力强先放电阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。S2IBrCl OH含氧酸根离子 注意:若阳极是金属(金属活动顺序表Ag以前),溶液中的阴离子一律不放电,而是电极材料失电子。若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)电极,阴离子放电。第14页/共61页
5、5、电极反应式、电解方程式的书写:写出用石墨做电极电解写出用石墨做电极电解CuSOCuSOCuSOCuSO4 4 4 4溶液的电极反应式及总的溶液的电极反应式及总的电解方程式电解方程式.、最后使得失数相等,两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等,两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等,两极半反应相加得总方程式最后使得失数相等,两极半反应相加得总方程式;电解电解电解电解电解电解电解电解阴极:阴极:阴极:阴极:阳极:阳极:阳极:阳极:4OH 4eO2+2H2O2Cu2Cu2+2+4e4e2Cu2Cu、首先分析、比较出阴阳极的放电离子:、首先分析、比较出阴阳极的放电离子:、首先分析、比较出阴阳极
6、的放电离子:、首先分析、比较出阴阳极的放电离子:、然后写电极反应式、然后写电极反应式、然后写电极反应式、然后写电极反应式 :2Cu2CuOO2 2+4H+4H+或或或或 2CuSO2CuSO4 4+2H+2H2 2OO(电解化学方程式电解化学方程式电解化学方程式电解化学方程式)2Cu2CuOO2 2+2H+2H2 2SOSO4 42Cu2Cu2+2+2H+2H2 2OO(电解离子方程式电解离子方程式电解离子方程式电解离子方程式)第15页/共61页电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移方离子的迁移方向向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应的电极的电极 电能转化为化学能阳
7、极(接电源正极)阴极(接电源负极)阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能负极正极阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应6、原电池与电解池的比较:第16页/共61页(3 3)原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化 反应()(2 2)电解质溶液导电过程就是电解过程()1 1、判断(1 1)电解、电离均需要通电才能实现()巩固提高:巩固提高:第17页/共61页H2SO4溶液电极反应电极反应阳极:4OH 4e=2H2O+O2 阴极:4H+4e=2H2 总反应方程式:2H2O=2H2+O2 通电结论:结论:用惰性电极电解含氧酸实质是电解水
8、。用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后溶液的电解后溶液的pHpH变小。变小。分析分析1、通电前2、通电后H+、SO42-、OH-第18页/共61页NaOH溶液电极反应电极反应阳极:4OH 4e=2H2O+O2 阴极:4H+4e=2H2 总反应方程式:2H2O=2H2+O2 通电结论:结论:用惰性电极电解强碱溶液实质是电解水。用惰性电极电解强碱溶液实质是电解水。电解后溶液的电解后溶液的pHpH变大。变大。分析分析1、通电前2、通电后Na+、H+、OH-第19页/共61页Na2SO4溶液电极反应电极反应阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 阴极:4H+4e-=2H2 总反应方程式:2H2O=2
9、H2+O2 通电结论:结论:用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。电解后溶液的电解后溶液的pHpH不变不变。分析分析1、通电前2、通电后Na+、H+、SO42-、OH-第20页/共61页2 2、用铂电极(惰性电极)进行电解,下列说法 正确的是 ()()A A 电解稀硫酸,在阴极和阳极分别产生氢 气和氧气 B B 电解氯化钠溶液,在阴极析出钠 C C 电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的之比是1:21:2 D D 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析 出产物的物质的之比是1:11:1A D第21页/共61页小结:电解规律小结:电解规
10、律(用惰性电极电解用惰性电极电解)电解含氧酸(如电解含氧酸(如H H2 2SOSO4 4)、强碱、强碱(如如NaOH)NaOH)溶溶液、活泼金属的含氧酸盐液、活泼金属的含氧酸盐(如如K K2 2SOSO4 4)溶液溶液 实质是电解水;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。pHpH值三种变化电解质先电离成离子,向两极移动,分别在两极得失电子。第22页/共61页电解无氧酸溶液电解无氧酸溶液(除氢氟酸除氢氟酸)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液。无氧酸盐溶液。实质是电解电解质本身.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 pHpH值变化电解不活泼金属的含氧
11、酸盐电解不活泼金属的含氧酸盐是电解水和电解质。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。pHpH值减小第23页/共61页电解活泼金属的无氧酸盐溶液电解活泼金属的无氧酸盐溶液是电解水和电解质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HXHX等。pHpH值增大第24页/共61页1 1、铜的电解精炼、铜的电解精炼粗铜含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+纯铜粗铜CuSO4溶液粗铜的精炼 粗铜做阳极,纯铜做阴极,CuSOCuSO4 4溶液做电解液(3)(3)电极反应式(4)(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、银等贵重金属二、电解原理
12、的应用第25页/共61页2 2、电镀、电镀概念: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。电镀池形成条件+镀件镀层金属含镀层金属离子的盐溶液镀件作阴极镀层金属作阳极含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液电镀的特点电镀液的组成及酸碱性基本保持不变第26页/共61页若在铜片上镀银时,下列叙述错误的是:()将铜片接在电源的正极 将银片接在电源的正极在铜片上发生的反应是:Ag:Ag+e e-=Ag =Ag 在银片上发生的反应是:4OH4OH-4e 4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2 可用硫酸铜溶液做电解质溶液可用硝酸银溶液做电解质溶液A B A B C D C D C第27页/共61页
13、为了使镀层致密、坚固、光滑,还要采取一些措施: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;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,常将电镀液制电镀液的离子浓度始终保持恒定,常将电镀液制成络合物;成络合物;(3)电镀时,要不断搅拌,并控制温度、电流、电压,电镀时,要不断搅拌,并控制温度、电流、电压,使电镀液使电镀液pH在一定范围内。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,物、重金属离子等,减少电镀污染的途径:减少电镀污染的途径:(1)电镀废水经过
14、处理,回收其中有用成分,把有毒电镀废水经过处理,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)改进电镀工艺改进电镀工艺,尽量使用污染少的原料尽量使用污染少的原料.如采用无如采用无氰电镀等氰电镀等阅读了解阅读了解第28页/共61页3、可充电电池阴极:正极:还原反应极得电子极电子流入极放电:原电池充电:电解池 负极:阳极:氧化反应极电子流出极失电子极氧化反应极失电子极电子流出极还原反应极得电子极电子流入极第29页/共61页全国以惰性电极电解全国以惰性电极电解CuSO4溶液,若阳极溶液,若阳极上产生的气体的物质的量为上产生的气体的
15、物质的量为0.0100 mol,则阳,则阳极上析出极上析出Cu的质量为的质量为()A0.64 g B1.28 g C2.56 g D5.12g广东科学家近年来研制出一种新型细菌燃料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。电池负极入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为反应为:()A H22OH2H2O2e B O24H4e2H2OC H22H2e D O22H2O4e4OHBC第30页/共61页第31页/共61页【原电池与电解池的结合】池及电极的判池及电极的判断方法断方法有一极能
16、与电有一极能与电解液反应则该解液反应则该极为原电池、极为原电池、该极负极,与该极负极,与之相连的为电之相连的为电解池的阴极。解池的阴极。若都能反应,若都能反应,则活泼性最强则活泼性最强的或两极差距的或两极差距最大的为原电最大的为原电池池第32页/共61页原电池、电解池、电镀池判定规律1 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 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。第33页/共61页问题解决问题
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- 电解池 工作 原理 应用
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