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v电能转化为化学能课件.ppt

v电能转化为化学能课件

精品课件库
2019-06-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《v电能转化为化学能课件ppt》,可适用于综合领域

第节电能转化为化学能已知:molNa在氯气中燃烧放出kJ的热量试写出该反应的热化学方程式。联想*质疑金属钠是在年通过电解氢氧化钠制得的这个原理应用于工业生产约在年才获得成功。年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用它的产量显著地增加。目前世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。电解是将电能转化为化学能的一种重要方法一、电解原理(以电解氯化钠为例)实验:用惰性(石墨)电极电解熔融的氯化钠现象:阳极:有气泡有刺激性气味并能使湿润的KI淀粉试纸变蓝(Cl)阴极:有金属钠析出阴极阳极氯气钠熔融NaCl实验分析:通电前:分析熔融电解质中的离子情况阳离子:Na阴离子:Cl做无规则运动通电后:(必须直流电)()确定电极名称:阳极(接电源正极)阴极(接电源负极)与电极材料无关()判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电阴离子移向阳极放电阳极:Cl→Cl↑e氧化反应阴极:Nae→Na还原反应总式: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。电解池:借助氧化还原反应把电能转化为化学能的装置构成条件:()外加直流电源()与电源相连的两个电极:接电源正极的为阳极发生氧化反应接电源负极的为阴极发生还原反应()电解质溶液或熔化的电解质电子的流向:电子从外加电源的负极流出流到电解池的阴极再从阳极流回电源正极。(注:电子只在外电路定向移动不能从溶液中移动)离子定向移动的方向:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动惰性电极与活性电极:惰性电极(铂、金、石墨):仅仅导电不参与反应活性电极(除铂、金外的金属):既可以导电、又可以参与电极反应电解过程不仅可以在熔融电解质中进行也可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜为例实验:用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液现象:阳极:有气泡有刺激性气味并能使湿润的KI淀粉试纸变蓝(Cl)阴极:碳棒上有一层红色的铜析出阴极阳极氯气铜CuCl溶液实验分析:通电前:分析电解质溶液中的离子情况阳离子:H、Cu阴离子:OH、Cl做无规则运动通电后:(必须直流电)()确定电极名称:阳极(接电源正极)阴极(接电源负极)与电极材料无关()判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电阴离子移向阳极放电阳极:Cl→Cl↑e氧化反应阴极:Cue→Cu还原反应总式:()判断离子的放电顺序:阳离子:Cu>H阴离子:Cl>OH()分析电解质溶液的变化情况:氯化铜溶液浓度降低离子放电顺序:阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。①活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液阴离子不容易在电极上放电。②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时:溶液中阴离子的放电顺序(由难到易)是:S>SO>I>Br>Cl>OH>NO>SO(等含氧酸根离子)>FAg>Fe>Cu>H>Pb>Sn>Fe>Zn>(H)>Al>Mg>Na>Ca>K注:当离子浓度相差较大时放电顺序要发生变化相同时按H,不同时按(H)无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是:阳极:阴极:电解规律阴极阳极氯气铜阳极:Cle=Cl↑阴极:Cue=Cu↓减小减小CuClCuCl溶液阳极阴极氧气氢气阳极:OH→e+HOO↑阴极:He→H↑变大不变加HONaSO溶液HOH↑O↑阳极阴极氯气氢气阳极:Cl→e+Cl↑阴极:He→H↑NaClHONaOHH↑Cl↑减小增大加HClNaCl溶液阳极阴极氧气铜阳极:OH→e+HOO↑阴极:Cue→Cu减小减小加CuOCuSO溶液实例电极反应浓度PH值复原CuSO电解规律(惰性电极)小结阳极:S>I>Br>Cl>OH>含氧酸根>FⅠ与Ⅲ区:电解本身型如CuCl、HClⅠ与Ⅳ区:放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区:放氧生酸型如CuSO、AgNOⅡ与Ⅳ区:电解水型如NaSO、HSO、NaOH阴极:Ag>Fe>Cu>H>Fe>Zn>(H)>Al>Mg>Na电解质溶液用惰性电极电解的示例:含氧酸HSO强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐NaSO无氧酸HCl阳极:OH→e+OHO阴极:He→H↑减小增大不变HO阳极:Cl→e+Cl↑阴极:He→H↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl阳极:Cl→e+Cl↑阴极:Cue→Cu↓减少CuCl活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极:Cl→e+Cl↑阴极:He→H↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO阳极:OH→e+O↑HO阴极:Cue→Cu↓减小CuO电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解仅溶质电解溶质和溶剂同时电解写出下列装置的电极反应式并判断A、B、C溶液PH值的变化。巩固练习如上图所示通电后A极上析出Ag对该装置的有关叙述正确的是 AP是电源的正极BF极上发生的反应为:OHe=HOO↑C电解时甲、乙、丙三池中除E、F两极外其余电极均参加了反应D通电后甲池的PH减小而乙、丙两池溶液的PH不变 B用铂电极电解下表中各组物质的水溶液电解一段时间以后甲、乙两池中溶液的pH值均减小而在①和④两极电极产物的物质的量之比为︰的是甲乙ABCD甲KOHHSONaSOCuSO乙CuSOAgNOHClHNOD为下图所示装置中a、b都是惰性电极通电一段时间后b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A.X是正极Y是负极B.X是负极Y是正极C.CuSO溶液的PH值逐渐减小D.CuSO溶液的PH值不变AC用两支惰性电极插入mLAgNO溶液中通电电解。当电解液的PH值从变为时(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)电极上析出银的质量大约是:A、mgB、mgC、mgD、mgB二、电解原理的应用电解饱和食盐水反应原理在U型管里装入饱和食盐水用一根碳棒作阳极一根铁棒作阴极。接通直流电源思考:()电解池的两极各产生什么现象若在两极附近均滴加酚酞试液会有什么现象()怎样初步检验两极产物的生成()结合教材分析产生这种现象的原因。电解食盐水现象:阳极:有气泡产生使湿润的淀粉-KI溶液变蓝阴极:有气泡产生滴加酚酞溶液变红阳极:Cle=Cl↑阴极:He=H↑总式:NaClHO=NaOHH↑Cl↑(条件:通电)()生产设备名称:离子交换膜电解槽阴极:碳钢阳极:钛阳离子交换膜:只允许阳离子通过(Cl-、OH-离子和气体不能通过)把电解槽隔成阴极室和阳极室。()离子交换膜的作用:a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸b、避免氯气和氢氧化钠反应生成而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱ClClClHHOH淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液HO(含少量NaOH)离子交换膜阳极室阴极室粗盐的成份:泥沙、Ca、Mg、Fe、SO-杂质会与碱性物质反应产生沉淀损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程:粗盐水含少量CaMg精制盐水铜的电解精炼  一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、银、金等)这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求如果用以制电线就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极:Zn→Zn+eFe→Fe+eNi→Ni+eCu→Cu+eZnFeNiCuAgAu阴极:Cue→Cu阳极泥问:电解完后CuSO溶液的浓度有何变化?CuSO溶液电镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用增强防锈抗腐能力。例如钢铁是人们最常用的金属但钢铁有个致命的缺点就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属如锌、铜、铬、镍等。电镀:电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程①电极:阳极镀层金属或惰性电极阴极待镀金属制品②电镀液:含有镀层金属离子的电解质溶液。溶液中CuSO的浓度保持不变或变小冶炼铝阳极:Oe=O↑阴极:Ale=Al原理:助熔剂:冰晶石(NaAlF六氟合铝酸钠)阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl冶炼铝设备图烟罩电解池、电解精炼池、电镀池的比较将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极:电源正极相连阴极:电源负极相连阳极:镀层金属阴极:镀件阳极:氧化反应阴极:还原反应阳极:氧化反应阴极:还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极:不纯金属阴极:纯金属阳极:氧化反应阴极:还原反应电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应a、b哪一极为正极?若要给铁叉镀锌a极选用什么材料?选择何种溶液?思考:e金属性强弱的判断已知①MN=MN②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐阴极先析出M③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应:Ee=ENe=N则四种金属活泼性由强到弱为答案:P>M>N>E工业上采用Fe、C为电极电解KMnO溶液制KMnO电解时,应以作阴极电解过程中阴极附近溶液pH将会,阳极反应式为,总电解反应式为KMnOHO=KMnOKOHH↑答案:Fe增大MnOe=MnO【电解计算电子守恒法例一:铂电极电解LCu(NO)和KNO混合溶液,通电一段时间,两极均产生L(STP)气体求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量解析:阳极OHe=HOO↑阴极Cue=Cu↓He=H↑阳极转移电子的物质的量为:×=mol,消耗OHmol,即产生Hmol阴极生成molH,消耗Hmol所以溶液中C(H)=molLpH=生成H转移的电子:×=mol,故还有mole用于还原Cu,可析出铜为molO~Cu~Ag~H+~H~Cl~OH-计算关系式:例二:用石墨电极电解mLHSO与CuSO的混合液通电一段时间后两极均收集到L(标况)气体则原混合液中Cu的物质的量浓度为()AmolLBmolLCmolLDmolLA阳极O为mol电子为mol则H为mol所以Cu为mol浓度为A例三:某硝酸盐晶体化学式为M(NO)x·nHO式量为将g该晶体溶于水配成mL溶液用惰性电极进行电解。当有mol电子转移时溶液中金属离子全部析出此时阴极增重g。求:①金属M的相对原子质量及x、n值②电解溶液的pH(溶液体积仍为mL)。Mxxe=Mmolmolg所以:x=M=n=产生H为molpH=右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A练习根据金属活动顺序表Cu不能发生如下反应:CuHO=Cu(OH)↓H↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中能实现该反应最为恰当的是BABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO溶液NaSO溶液HSO溶液HO德国人哈伯发明了合成氨技术而获得年诺贝尔化学奖但该方法须在高温高压催化剂否则难以自发进行。年希腊化学家斯佳在《科学》杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到℃的电解池(如图)氢氮在电极上合成氨而且转化率高于哈伯法的五倍达到该电解池采用了能传导某种离子(H、Li、F、O)的固体复合氧化物为电解质(简称SCY)吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。固体复合氧化物在如下的装置中进行电解并已知铁极的质量减小克。()A是电源的极()电解过程中电路中通过摩电子()Ag极的电极反应是析出物质是克()Cu(a)的电极反应是()Cu(b)的电极反应是。()对该装置的有关叙述正确的是 AP是电源的正极BF极上发生的反应为:OHe=HOO↑C电解时甲、乙、丙三池中除E、F两极外其余电极均参加了反应D通电后甲池的PH减小而乙、丙两池溶液的PH不变B巩固练习.如图所示:通电后A极上析出Ag()判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极名称并分别书写电极反应式按照下图接通线路反应一段时间后回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行):()U型管内发生什么现象写出有关反应的化学方程式()在Ab烧杯中发生什么现象()如果小烧杯中有克碘析出问大烧杯中负极减轻多少克按下图的装置进行电解实验:A极是铜锌合金B极为纯铜电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后若A极恰好全部溶解此时B极质量增加克溶液质量增加克则A合金中Cu、Zn原子个数比为  A︰B︰C︰D任意比、写出下列装置的电极反应并标明氧化反应还原反应ABDC练习、写出下列装置的极反应并判断A、B、C溶液PH值的变化。练习、池型的判断有外加电源一定为电解池无外加电源一定为原电池多池组合时一般含活泼金属的池为原电池其余都是在原电池带动下的电解池。小结:一、原电池与电解池的比较及判断:、电解池放电顺序的判断阳极放电:)惰性电极:则溶液中阴离子放电。)非惰性电极:电极材料首先失电子。阴极放电:电极材料受保护溶液中阳离子放电。、电极的判断原电池看电极材料电解池看电源的正负极。、判断溶液的pH变化:先分析原溶液的酸碱性再看电极产物。()如果只产生氢气而没有氧气只pH变大()如果只产生氧气而没有氢气只pH小()如果既产生氢气又产生氧气①若原溶液呈酸性则pH减小②若原溶液呈碱性pH增大③若原溶液呈中性pH不变。右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A练习①电极:阳极镀层金属阴极待镀金属制品小结:二、电解池的应用电镀及氯碱工业②电镀液:含有镀层金属离子的电解质溶液。③电解质溶液:溶液中CuSO的浓度保持不变。、电镀⒉氯碱工业原理举例:、a极变细b极变粗:、a极变细b极有气泡:、a极变粗b极有气泡:、a极有气泡,b极有气泡且气体体积比为:、a极有气泡,b极有气泡阴极加酚酞变红拓展练习、下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验数天后数天后图一图二()上述两装置中铁钉发生变化的共性是:()图一说明原溶液呈性铁钉发生腐蚀电极反应为:()图二说明原溶液呈性铁钉发生腐蚀电极反应为:发生了原电池反应中性或弱碱吸氧负极:Fee=Fe正极:HOOe =OH    负极:Fee=Fe正极:He=H↑较强酸性析氢练习小结:三、电解池及原电池的应用金属的防护)金属腐蚀快慢的判断①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀②同一种金属的腐蚀:强电解质>弱电解质>非电解质)金属的防护方法①改变金属内部结构②覆盖保护层③电化学保护法外加电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢顺序FeFeCFeZnA(海水)B(海水)C(海水)D(海水)F(天然水)E(海水)拓展练习、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成用HSO作电解液。总反应式为:PbPbOHSOPbSOHO()试写出放电时的正、负极反应式正极:负极:()试写出充电时的阳、阴极反应式阳极:阴极:PbOHSOe=PbSOHOPbSO-e=PbSO练习PbSOHOe=PbOHSOPbSOe=PbSO小结:四、原电池电解池的应用可充电电池阴极:正极:放电:原电池充电:电解池负极:阳极: 此电池放电时负极发生反应的物质为A.AgB.Zn(OH)C.AgOD.Zn充电放电AgZn(OH)AgOZnHO.银锌电池广泛用于电子仪器的电源它的充电和放电过程可表示为:D拓展练习.如上图所示通电后A极上析出Ag对该装置的有关叙述正确的是  A、P是电源的正极B、F极上发生的反应为:OHe=HOO↑C、电解时甲、乙、丙三池中除E、F两极外其余电极均参加了反应D、通电后甲池的PH减小而乙、丙两池溶液的PH不变 B巩固练习.如图为一种钮扣微型电池其电极分别为AgO和Zn电解质溶液是KOH溶液俗称银锌电池该电池的电极反应式为:ZnAgO==ZnOAg根据以上提供的资料判断下列说法正确的是 A、锌为负极AgO为正极B、放电时正极附近溶液的PH值升高C、放电时负极附近溶液的PH值升高D、溶液中阴离子向正极方向移动阳离子向负极方向移动。AB巩固练习.为下图所示装置中a、b都是惰性电极通电一段时间后b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A.X是正极Y是负极B.X是负极Y是正极C.CuSO溶液的PH值逐渐减小D.CuSO溶液的PH值不变AC练习、下图为氢氧燃料电池原理示意图按照此图的提示下列叙述不正确的是A.a电极是负极B.b电极的电极反应为:OH-e→HOOC.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D.氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置BD.一种新型的燃料电池它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中然后分别向两极通入乙烷和氧气其总反应为:CHOKOH==KCOHO有关此电池的推断正确的是A.负极反应为HOOe==OHB.放电一段时间后负极周围的pH减低C.每消耗molCH则电路上转移的电子为molD.放电过程中KOH的物质的量浓度不变BC练习【

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