电解原理与应用课件.ppt

1、电解原理与应用电解原理与应用1PPT课件有序解决电解过程的有关问题：有序解决电解过程的有关问题：1.电解质溶液中存在的离子电解质溶液中存在的离子 2.阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移阴、阳离子在外电场作用下的定向迁移 3.电极方程式电极方程式 4.溶液的溶液的pH变化变化 5.消耗的物质及定量关系消耗的物质及定量关系2PPT课件电能转化为化学能的装置电能转化为化学能的装置1.1.电离：阳离子电离：阳离子阴离子阴离子2.迁移：迁移：阴极阴极 阳极阳极3.竞争放电：竞争放电：阴极阴极上（上（还原还原反应）反应）Cu2+H+Na+Cu2+2e-=Cu 2 H+2e-=H2阳极阳极上（上（氧化氧化反

2、应）反应）Cl-OH-SO42-2Cl-2e-=Cl2 4OH-4e-=2H2O+O2 3PPT课件问题问题1 1：观察电解饱和食盐水的装置（如下图）思考，：观察电解饱和食盐水的装置（如下图）思考，根据什么现象可以推断电解饱和食盐水的产物是根据什么现象可以推断电解饱和食盐水的产物是什么？分别写出电极反应式和总反应式。什么？分别写出电极反应式和总反应式。问题问题2 2：如果电解一段时间后，切断电源，溶液中如果电解一段时间后，切断电源，溶液中存在哪些离子？存在哪些离子？4PPT课件问题问题 3：若要增加溶液中的：若要增加溶液中的 ClO-浓度，在其他条件浓度，在其他条件（电解原料、电源和电极）不变

3、的情况下，只改（电解原料、电源和电极）不变的情况下，只改变装置即可达到目的，你能否设计一个装置，并变装置即可达到目的，你能否设计一个装置，并画出装置图，说明其原理。画出装置图，说明其原理。问题问题 4：若要杜绝：若要杜绝 ClO-的产的产生，有什么办法？生，有什么办法？5PPT课件阳离子交换膜阳离子交换膜6PPT课件问题问题5：将：将 1L 物质的量浓度均为物质的量浓度均为 0.1 molL-1的的CuSO4 和和NaCl 的混合溶液用下图装置进行电解，的混合溶液用下图装置进行电解，写出阴阳两极的电极反应式和电池总反应式。写出阴阳两极的电极反应式和电池总反应式。问题问题6：若将上图装置中的左边

4、石墨电极更换为铁，：若将上图装置中的左边石墨电极更换为铁，写出两极反应式，并描述电解池中可能发生的现象，写出两极反应式，并描述电解池中可能发生的现象，写出有关的化学反应式。写出有关的化学反应式。7PPT课件阴、阳离子的放电顺序阴、阳离子的放电顺序阴极阴极上上阳离子阳离子放电，发生放电，发生还原还原反应反应Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极阳极上上阴离子阴离子放电，发生放电，发生氧化氧化反应反应 S2-SO32-IBrClOH族价含氧酸根族价含氧酸根F（惰性电极时）（惰性电极时）电极溶解，电极溶解，阴离子阴离子不放电（不放电（Au、Pt除外）除外）（活性电极时）（活性电

5、极时）8PPT课件问题问题7：如图，画出电解过程中溶液：如图，画出电解过程中溶液 pH 随时间随时间 t 变变化的大致曲线图（不考虑电极产物的溶解）。电解化的大致曲线图（不考虑电极产物的溶解）。电解一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同，计算电路中共转移多少相同，计算电路中共转移多少mol 电子。电子。9PPT课件NaCl溶液溶液 CuCl2溶液溶液 CuSO4溶液溶液 Na2SO4溶液溶液 熔融熔融NaCl阳极阳极出氧卤，出氧卤，阴极阴极氢金属氢金属盐的离子都放电，离子浓度急速减盐的离子都放电，离子浓度急速减盐的离子不放电，水耗离子浓度添

6、盐的离子不放电，水耗离子浓度添酸根离子单放电，产物必得卤、氢、碱酸根离子单放电，产物必得卤、氢、碱金属离子单放电，产物必得金、氧、酸金属离子单放电，产物必得金、氧、酸10PPT课件练习：如右图所示，练习：如右图所示，x、y分别是直流电源的两极，分别是直流电源的两极，Z溶溶液可能为：液可能为：稀硫酸；稀硫酸；NaOH溶液；溶液；Na2SO4溶液；溶液；CuCl2溶液；溶液；NaCl溶液；溶液；稀盐酸溶液；稀盐酸溶液；CuSO4溶液。溶液。若通电后发现若通电后发现a、b两电极上均有两电极上均有气体产生，且气体产生，且V(a)V(b)=2 1，则电极则电极a为为 极，发生的电极反应极，发生的电极反应

7、式为式为 ，电极，电极b为为 极，发生的电极反应式为极，发生的电极反应式为 ，Z溶液可能为溶液可能为 。若产生的气体体积比为若产生的气体体积比为1 1，则阳极的电极反应式，则阳极的电极反应式为为 ，Z溶液可能为溶液可能为 。若通电后出现若通电后出现a电极的质量增加，电极的质量增加，b电极上有无色无味气体产生，则电电极上有无色无味气体产生，则电极极a为为 极，发生的电极反应式极，发生的电极反应式为为 ，Z溶液可能溶液可能为为 。若通电后出现若通电后出现a a电极的质量减少，电极的质量减少，b b电极质量增加，电极质量增加，且质量相等。则该装置可能为且质量相等。则该装置可能为 装置，装置，Z Z溶

8、液溶液可能为可能为 ，a a电极反应式为电极反应式为 。11PPT课件例：用惰性电极电解下列各组物质中前一种物质的溶例：用惰性电极电解下列各组物质中前一种物质的溶液，一段时间后，加入适量的后一物质，能使前一种液，一段时间后，加入适量的后一物质，能使前一种物质溶液复原的是物质溶液复原的是 A.CuCl2、CuCl2 B.NaOH、NaOH C.NaCl、HCl D.CuSO4、Cu(OH)2 12PPT课件问题问题8 8：人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物：人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图，写出阳极室和阴极室中的中的尿素，原理如下图，写出阳极室和阴极室中的电极反应式

9、和总反应式。电极反应式和总反应式。问题问题9 9：上图中质子交换膜的功能是什么？电解结束：上图中质子交换膜的功能是什么？电解结束后，阴极室溶液的后，阴极室溶液的 pH pH 与电解前相比与电解前相比 （填（填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”）。）。13PPT课件问题问题1010：利用本节课复习，请设计一个海水淡化装：利用本节课复习，请设计一个海水淡化装置。如果有人设计了下图装置来进行海水淡化，你置。如果有人设计了下图装置来进行海水淡化，你认为其原理是什么？认为其原理是什么？14PPT课件练习：练习：(2012京京)利用钠碱循环法可脱除烟气中的利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2。(1)

10、在钠碱循环法中，在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可溶液作为吸收液，可由由NaOH溶液吸收溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式制得，该反应的离子方程式是是 。(2)吸收液吸收吸收液吸收SO2的过程中，的过程中，pH随随n(SO32)，n(HSO3)变化关系如下表变化关系如下表：上表判断上表判断Na2SO3溶液显溶液显性，用化学平衡性，用化学平衡原理解释：原理解释：。n(SO32)：n(HSO3)91：91：11：91pH8.27.26.215PPT课件(3)当吸收液的当吸收液的pH降至约为降至约为6时，即送至电解槽再时，即送至电解槽再生。再生示意图如下生。再生示意图如下:HSO3在

11、阳极放电的电极反应式是在阳极放电的电极反应式是。当阴极室中溶液当阴极室中溶液pH升至升至8以上时，吸收液再生以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理。并循环利用。简述再生原理。16PPT课件电解计算电解计算例例1：用两支惰性电极插入：用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液溶液中，通电电解。当电解液的中，通电电解。当电解液的pH从从6.0变为变为3.0时时（电解时阴极没有氢气放出，且电解液在前后（电解时阴极没有氢气放出，且电解液在前后体积变化可以忽略），阴极上析出的质量大约体积变化可以忽略），阴极上析出的质量大约是是 A27mg B54 mg C108 mg D216 mg17PPT课件

12、与电解的计算：与电解的计算：可以利用可以利用总反应式或电极反应式总反应式或电极反应式，找出各，找出各物质的化学计量关系进行计算；物质的化学计量关系进行计算；也可以依据也可以依据电子得失守恒电子得失守恒，建立已知量和，建立已知量和未知量之间的定量关系进行计算，一般而言，未知量之间的定量关系进行计算，一般而言，在在阳极阳极：4e 2Cl2(Br2、I2)O2 4H 在在阴极阴极：4e 2H2 2Cu 4Ag 4OH18PPT课件例例2：常温下电解：常温下电解200mL一定浓度的一定浓度的 NaCl和和CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积体积随时间混合溶液，理论上两极所得气体的体积体积随时间

13、变化的关系如图所示变化的关系如图所示(气体体积已换算成标准状况下气体体积已换算成标准状况下的体积的体积)。根据图中信息回答下列问题：。根据图中信息回答下列问题：通过计算推测：通过计算推测：原混合溶液原混合溶液NaCl和和CuSO4的物质的量浓度。的物质的量浓度。t2时所得溶液的时所得溶液的pH。实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，实验中发现，阳极产生的气体体积与阴极相比，明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能明显小于对应时间段的理论值。试简要分析其可能原因。原因。19PPT课件例例3：按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：（1）判断装置的名

14、称：）判断装置的名称：A池为池为_，B池为池为_。（2）锌极为）锌极为_极，电极反极，电极反应式为应式为_；铜极为；铜极为_极，电极反应式为极，电极反应式为_；石墨棒；石墨棒C1为为_极，电极极，电极反应式为反应式为_；石墨棒；石墨棒C2附近发生的实验现象为附近发生的实验现象为_。（3）当）当C2极析出极析出224mL气体（标准状况下），锌的气体（标准状况下），锌的质量变化为（增加或减少）质量变化为（增加或减少）_g，CuSO4溶液的溶液的质量变化为（增加或减少）质量变化为（增加或减少）_g。20PPT课件原电池和电解池的区分、判定，可从以下几原电池和电解池的区分、判定，可从以下几个方面入手：

15、个方面入手：1.若无外接电源，可能是原电池，然后若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定。根据原电池的形成条件判定。2.若有外接电源，两极插入电解质溶液若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池。中，则可能是电解池。3.若为无明显外接电源的串联电路，则若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能自发发生氧化还原反应利用题中信息找出能自发发生氧化还原反应的装置，即为原电池。应的装置，即为原电池。21PPT课件 解答串联电解池问题的重要依据是解答串联电解池问题的重要依据是电子守电子守恒恒，即串联电路中通过各电极的电子总数是相，即串联电路中通过各电极的电子总数是相等的

16、，各电极上的产物及其物质的量可以不同，等的，各电极上的产物及其物质的量可以不同，但各电极上发生氧化与还原反应时得失电子的但各电极上发生氧化与还原反应时得失电子的总数必须相等。总数必须相等。22PPT课件练习：图中电极练习：图中电极a、b分别为分别为Ag电极和电极和Pt电极，电极电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共两极上共收集到收集到336 mL（STP）气体。回答：）气体。回答：（1）直流电源中，）直流电源中，M为为_极。极。（2）Pt电极上生成的物质是电极上生成的物质是_，其质量为，其质量为_g。（3）电源输出的电子与电极）电源输出的

17、电子与电极b、c、d生成的物质的物生成的物质的物质的量之比为质的量之比为2 _ _ _。（4）AgNO3溶液的浓度溶液的浓度_（填增大、减小或不变，（填增大、减小或不变，下同），下同），AgNO3溶液的溶液的pH_，H2SO4溶液的浓度溶液的浓度_，H2SO4溶液的溶液的pH_。（5）若）若H2SO4溶液的质量分数由溶液的质量分数由5.00%变为变为5.02%，则原有则原有5.00%的的H2SO4溶液为溶液为_g。23PPT课件 进行有关电化学计算时，如电极产物的质量或质进行有关电化学计算时，如电极产物的质量或质量之比，溶液的量之比，溶液的pH或金属的相对原子质量等，一定或金属的相对原子质量等

18、，一定要紧紧抓住阴、阳极或正、负极的电极反应中得失电要紧紧抓住阴、阳极或正、负极的电极反应中得失电子数相等这一规律。子数相等这一规律。24PPT课件KOH溶液溶液放 电充 电Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)225PPT课件总结：电解池阴、阳极的确定方法总结：电解池阴、阳极的确定方法26PPT课件练习：从练习：从H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO42-离子中，离子中，选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解下列要求进行电解(均是惰性电极均是惰性电极)：(1)电解时电解质含量减小，水量不变，则所

19、采用电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是的电解质是 ；(2)电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是所采用的电解质是 ；(3)电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是用的电解质是 ；27PPT课件练习：练习：Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2。Cu电极为电极为 极，电极反应极，电极反应式为式为 。石墨电极为。石

20、墨电极为 极，电极反应极，电极反应式为式为 。当电路中有当电路中有0.1mol电子转移时，有电子转移时，有 mol Cu2O 生成。生成。28PPT课件练习：练习：25时，将两个铂电极电解一定量的时，将两个铂电极电解一定量的饱和饱和Na2SO4溶液。通电一段时间后，在阴极溶液。通电一段时间后，在阴极逸出逸出a mol气体，同时有气体，同时有Wg Na2SO410H2O晶晶体析出。若温度保持不变，剩余溶液中溶质体析出。若温度保持不变，剩余溶液中溶质的质量分数为的质量分数为29PPT课件练习：用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，练习：用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的后恰好恢复到电解前的状态（不考虑二氧化碳的溶解）。则电解过程状态（不考虑二氧化碳的溶解）。则电解过程中共转移的电子数为（）中共转移的电子数为（）A0.4mol B0.5mol C0.6mol D0.8mol 30PPT课件