大工普通化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

4.4电解及其应用4.4.1电解基本原理在电解池内，阳极(anode)与电源正极相连，发生氧化反应；阴极(cathode)与电源负极相连，发生还原反应。正负离子在电极上得失电子过程称放(discharge)。正负离子在电极上得失电子是同时进行。3.原电池电子流方向从负极流向正极，电解池电子流方向：从阳极经电源流向阴极。4.4.2分解电压以Pt为电极电解0.1mol·dm–3NaOH溶液为例:阳极反应：4OH–=O2+2H2O+4e-阴极反应：2H++2e-=H2两极产物O2和H2分别吸附在Pt电极上，组成了氢-氧原电池，该原电池电子流方向恰好与外加电源电子流方向相反，即形成了一个与外加电压相反电动势，称反向电动势(backelectromotiveforce)。形成氢-氧原电池正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH–负极反应：2H++2e-=H2电动势:E=E(+)-E(-)已知：E(O2/OH–)=0.4009V(pO2=100kPa)E(+)=E(O2/OH–)=0.4009V+————lg——=0.46VE(H+/H2)=0V(pH2=100kPa)E(–)=E(H+/H2)=0+————lg(10–13)2=–0.77VE=E(+)–E(–)=0.46V–(–0.77V)=1.23V理论计算反向电动势称理论分解电压(theorydecompositionvoltage)，用E理分表示。使电解反应得以顺利进行最低电压称实际分解电压(actualdecompositionvoltage)，用E实分表示。试验证实：E实分>E理分E理分和E实分计算：E理分=E阳理—E阴理E实分=E阳实—E阴实4.4.3超电压1.浓差极化极化结果：E阳实=E阳理+阳(1)E阴实=E阴理-阴(2)两电极超电势之和称电解池超电压E超(overvoltage)。即E超=阳+阴(3)(1)-(2)得到E实分=E理分+阳+阴即E实分=E理分+E超电势电势E正理E阳实E正实η阳E阳理E负实E理分E阴理E负理η阴E阴实电流电流原电池极化曲线电解池极化曲线影响电极超电势原因：1.电解产物不一样，超电势不一样。金属超电势较小，气体超电势较大,尤其O2和H2；2.电极材料不一样，超电势不一样；电极材料相同，而材料表面不一样，超电势也不一样；3.电流密度大，超电势大；4.温度越高，超电势越小。例题:298K下，将Ag插在0.1mol·dm-3AgNO3溶液中，Cu插在1.0mol·dm-3CuSO4溶液中，组成原电池。(1)写出原电池符号；(2)计算原电池电动势E；(3)用此原电池做电源，电解0.01mol·dm-3NaOH溶液，Pt为电极，计算说明有没有H2或O2生成？所需数据自行查表。(H2在Pt上超电势为0.09V,O2在Pt上超电势为0.45V)解:(1)(–)Cu|Cu2+(1.0mol·dm-3)¦¦Ag+(0.1mol·dm-3)|Ag(+)(3)计算分解电压：实际分解电压：4.4.4电解产物判断主要影响原因有：1.放电离子标准电极电势2.离子浓度3.电解产物在电极上超电势。综合三者后，在阳极上放电是析出电势代数值小还原态物质；在阴极放电是析出电势代数值大氧化态物质。盐类水溶液电解产物普通规律用石墨做电极电解CuCl2溶液用石墨做电极电解Na2SO4溶液阴极:Ni2+、H+阴极反应式：Ni2++2e-=Ni1.金属精炼金属精炼是指获取高纯度金属一个生产工艺。如精炼铜：阳极（粗铜）Cu=Cu2++2e–阴极（纯铜）Cu2++2e–=Cu可得99.98纯铜2.电镀电镀(electroplate)是将一个金属镀到另一个金属表面上过程。电镀目标是提升金属耐蚀性、耐磨性、装饰性、强度、硬度等。被镀工件为阴极，欲镀金属为阳极，含有阳极金属离子溶液为电解液。电镀时阳极金属不停溶解，而阴极工件表面不停沉积上要镀金属。3.电铸4.电抛光电抛光(electrolyticpolishing)是专门用于提升工件表面光洁度一个电加工方法。如钢铁工件抛光电解液由H2SO4、H3PO4、CrO3等组成(阳极工件)：Fe–2e-=Fe2+6Fe2++Cr2O72–+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2OFe2(HPO4)3、Fe2(SO4)3浓度大时，在金属表面形成液膜(阴极铅板)：2H++2e-=H2Cr2O72–+14H++6e-=2Cr3++7H2O使工件表面凹凸部分得以平滑。5.电解加工6.阳极氧化阳极(铝或铝合金)反应：2Al+6OH–=Al2O3+6e-+3H2O(主)4OH–=2H2O+4e-+O2(次)阴极(铅板上)反应：2H++2e-=H2因为Al2O3膜是微小孔隙结构，含有吸附作用，可吸附各种染料，从而使氧化膜能着上各种颜色。