电解水ppt

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２、活泼金属的制备
能否用置换反应来制备单质铝？为什么？
Al
熔融的AL2O3
石墨 阳极： 2O2——4e— == O2↑
阴极： Al3++ 3e— == Al
总反应方程式：
通电
2Al2O3
==
熔融
4Al + 3O2↑
MgCl2 2NaCl
通电
== Mg + Cl2 ↑
熔融
通电 == 2Na + Cl2 ↑
2NaCl == 2Na + Cl2 ↑ Na+、 Ba2+、 Ca2+ 、 Cl- 、 OH-
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型
2Cl- -2e- = Cl2↑ 以石墨为电极，电解NaCl水溶液，两极上又分别发生什么变化？ 成次氯酸钠影响氢氧化钠的 以石墨为电极，电解熔融的NaCl，两极上分别发生什么变化？
金属腐蚀的快慢程度：
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第25页，共25页。
电解原理应用
第二节 氯碱工业
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复习: 当用石墨做电极，电解不同的
电解质时有什么规律？
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S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
Ⅰ
Ⅱ
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg
2+>Na+
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型
（少量）、Cu2+、H+（少量）

• 石棉布呈多微孔组织，以便通过K+和OH-。 • 隔膜框上部在氢、氧两侧均开有小孔，称为气道
圈，用以通过氢气和氧气。隔膜框下部设有液道 圈，用以通过电解液。 • 气体总出口和碱液进口均设在电解槽中部，称为 中心隔膜框，它比其他隔膜框稍厚，这样可以改 善电解液的均匀有被阴极还原的可能，这也要消-耗电能。
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补充水质量要求
名 称 含量（mg/L）
Fe2++Fe3+
＜1
Cl-
＜6
干燥残渣
＜7
• 电解液中的杂质除来源于药品之外，还可能 来自不纯净的补充水常用的补充水是汽轮机 的凝结水
-
15
电解液质量标准
项目
单位 含量
KOH KOH密度 Fe2++Fe3+
Cl-
Na2CO3
• 作用：
– 净化氧气，
– 挡火密封。
– 一般氧气不收集而 对空排放掉，因此， 水封槽的重要性就 更大了。
-
32
砾石挡火器
• 挡火器内部充填粒度为10~20mm的洁净碎 石，设置于氢气放空出口处，三个氢气储 罐在弹簧安全阀后面可以串联起来，使用 一个挡火器。
-
33
储气罐
• 电解产生的氢气、氧气，经过一系列净化 和冷却处理，最后存入储气罐备用。
电解水制氢
-
1
制氢装置
• 中压电解水制氢装置：
– 工作温度：70~80℃ – 电解液：KOH溶液
• 系统构成：
– 电解槽：主设备 – 氢侧系统、 – 氧侧系统 – 补给水系统 – 碱液系统 – 纯水制备 – 其它：氢气和氧气的储存、纯化、压缩输送设备以及
有关控制仪表和电源等。

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极板与端极板

极板：电解槽中间的隔板。
极板由三片钢板组成，中间一块起分隔电解室及支
持作用，无孔。其两侧分别铆接一块带小孔的钢板， 一侧为阳极，一侧为阴极。 阳极的一侧为防止氧腐蚀而镀有镍保护层。

端极板：电解槽两端的极板。
阴、阳端极板内侧各焊不镀镍的பைடு நூலகம்极和一块镀镍的
阳极。 端极板除了起引入电流的作用外，也起紧固整个电 解槽钢板的作用，所以要厚一些。
名 称 含量（%） KOH NaCl Na2CO3 ＞95 ＜0.5 ＜0.2
当电解液含有碳酸盐和氯化物时，阳极 上会发生下列有害反应：
2 2CO3 4e 2CO2 O2
2Cl 2e Cl 2
上述反应的发生，导致： •消耗电能， •使氧气中混入氯气等而降低其纯度，
3
氢侧系统
由电解槽1各间隔电解出来的氢气汇集于总管，经过氢侧分离 器2、洗涤器3、压力调节器4、平衡箱5，再经两级冷却器 6后，存入储氢罐备用。
4
氧侧系统

由电解槽1各间隔分解出来的氧气汇集于总管，经过氧侧分 离器8、洗涤器9、压力调节器10和水封槽11后，排放大气 或存罐备用。
5
补给水系统

•生成的二氧化碳立刻被碱液吸收，复原成碳酸盐，致使CO的放电 反应反复进行下去，耗费掉大量电能。
•反应生成的氯气也可被碱液吸收生成次氯酸盐和氯酸盐，它们又 有被阴极还原的可能，这也要消耗电能。
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补充水质量要求
名 称
Fe2++Fe3+ Cl干燥残渣
含量（mg/L）
＜1 ＜6 ＜7

电解液中的杂质除来源于药品之外，还可能 来自不纯净的补充水常用的补充水是汽轮机 的凝结水

电解水的原理
当电流通过水时，水分子被电 离成氢离子和氧离子。
带正电荷的氢离子在阴极上得 到电子并还原成氢气，而带负 电荷的氧离子在阳极上失去电 子并氧化成氧气。
这个过程伴随着电子的转移和 电流的产生，实现了水的电解 。
电解水在生活中的应用
01
02
03
04
电解水可用于制备氢气和氧气 ，可用于燃料电池、潜水、医
步骤3
将导线插入电解水机中，确保 连接良好。
步骤5
等待一段时间，观察并记录实 验结果。
实验结果分析
实验现象
在电解过程中，电极附近会产生气泡 ，随着时间的推移，气泡会逐渐增多 。
结果分析
通过实验结果可以得出，水在电解过 程中被分解为氢气和氧气，产生的气 体体积比为2:1。同时，实验结果还可 以用来验证电解水原理的正确性。
电解水技术能够有效地去除污水中的有害物质，如重金属离子、油类和有机污染物 ，降低其对环境的危害。
电解水技术在污水处理中具有较高的处理效率，且操作简单，适用于大规模的污水 处理。
电解水在空气净化中的应用
电解水技术可以用于生成强氧化 性的羟基自由基，能够分解空气 中的有害气体和异味物质，起到
空气净化的作用。
疗等领域。
电解水还可以用于污水处理和 消毒杀菌，有助于净化水质和
防止疾病传播。
在农业生产中，电解水可以用 于促进植物生长和还可以用于美容 和保健领域，具有保湿、抗氧 化和促进细胞代谢等作用。
02
电解水的实验
实验准备
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实验器材
电解水机、电源、导线、 烧杯、量筒、搅拌器、氢 氧化钠溶液。
固体氧化物电解水技术
利用固体氧化物作为电解质，在高温下进行电解，具有较高的能量 效率和稳定性。

(3) 固体聚合物电解水制氢采用膜电极三合一结 构，类似于碱性电解池中的零间距结构电解池结构 ，因此降低了能耗。目前固体聚合物电解水制氢效 率可以达到约80％。
2 高温固体氧化物电解
➢ 高温固体氧化物电解
• 高温固体氧化物电解水制氢与碱性电解和固体聚 合物电解水制氢相比，高温电解降低了电能消率 ，而且高温条件下电解，电极动力学性能显著改 善，减少了电解过程的能量损失，较高地提高了 电解效率。
风力发电是将可再生的风能转化为电能。
• 碱性电解水制氢技术成熟、成本低、易于实现 大规模制氢应用，但是风力发电系统的电源稳 定性相对较差，需要针对风力发电系统电源特 点开发适宜于风力发电系统应用的碱性电解水 制氢系统。
电解水制氢技术的应用
2
• 固体聚合物电解水制氢技术较为成熟、具有较 好的变工况运行特性，较为适宜于风力发电系 统的不稳定电源。但其成本较高，制氢规模较 小，进一步限制了固体聚合物电解水制氢技术 在风力发电系统的应用。
与碱性电解水制氢技术相比，固体聚合物电解 水制氢技术主要有以下三方面的优势：
(1) 固体聚合物电解水制氢以固体聚合物膜为电 解质, 电解循环中没有碱液流失、腐蚀等问题，并且 由于固体聚合物电解质膜较薄，减小了电解过程的 欧姆损失，提高了系统的效率；
固体聚合物电解水制氢
2
(2) 固体聚合物电解质隔膜，具有良好的化学稳 定性, 高的质子传导性, 良好的气体分离性等优点， 提高了电解池的安全性，增加了气体纯度，并且由 于较高的质子传导性，固体聚合物电解水制氢可在 较高的电流密度下工作，从而增大了电解效率；
1 可再生能源发电
➢ 甲烷蒸汽重整是目前最经济的制氢方法，但其 在生产过程中不仅消耗大量化石燃料，而且产 生大量二氧化碳。

阴极: 2H ++ 2e- ===H2 ↑
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
电解
阴极
氢 气
浓度
pH值
复原
减小
增
加
大
HCl
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
4.放氧生酸型
阳极
阴极
实例
氧 气
CuSO4溶液
电极反应
CuSO4
阳极: 4OH- - 4e- === 2H2O+O2↑
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
AC
C．CuSO4溶液的pH值 逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH值 不变
•X Y •
Pt
Cu
a
b
CuSO4溶液
NaCl和酚酞溶液
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
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总式：
2NaCl
电解 2Na+Cl2 ↑
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
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: (1)外加直流电源 (2)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 (3)电解质溶液或熔化的电解质
课件1：4.3.1 电解原理PPT20张
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是( )

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弱碱性电解水对便秘的好处 ? 答：最好每天早晨醒来立即喝凉的电
解水(300~600 毫升)，这样胃就产生一种 反射作用， 称为“胃、结肠反射”，从而加大肠蠕动 ，使肠内滞留的大便进入直肠、肛门而排 出体外。
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.弱碱性电解水对糖尿病有作用吗 ? 机理 是什么 ?
答：大量饮用碱性电解水可促进胰岛素 分泌，从而可使血糖降低。碱性电解水是 糖尿病患者最廉价有效的水疗法。
? 答：有人认为经电离后的电解水含有比一般
自来水更多的钙离子，因此怀疑长期饮用电 解水后，由于补充钙离子太多会不会产生结 石。其实引起结石的原因很多，但是结石的 发病与钙离子没有关系。据美国哈佛大学调 查，补充碳酸钙后可使人体肾结石发生率降 低二分之一，因此长期饮用电解水不会产生 结石。
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严重的痛风病人每日饮用多少弱碱性电 解水、饮用多长时间可以见效 ?
答：痛风的病因是嘌呤代谢障碍， 其临床特点是血尿酸增高。而酸性体质 会加重体内尿酸盐结晶，饮用碱性电解 水能中和酸性体质，从而减轻痛风症状 ，见效时间根据病情而定。
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期饮用碱性水会不会像电视上说的产生结石
和米饭中使营养价值提高；
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三．电解水与疾病健康关系
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.电解水有没有副作用 ? 答：没有．碱性电解水具有保健功能，它不 同于我们日常饮用的普通水， 因此对不同体 质状况的极少数人有可能出现短暂不适反应 ，日本专家称这种反应为适应期反应，也称 好转反应。好转反应通常在饮用碱性电解水 初期出现，一般情况下，3-7 天左右自然消失 ．
答：低血压是心脏机能不健全、血压调整不 正常所引起的症状。贫血是一种因制造血液的 红血球或血色素减少而形成的缺氧症。同时电 解电解水中的钙、镁离子可维持心脏正常跳动 ， 同时促进铁质的吸收，所以对两症都有效。

水的分解
共同关注：
两电极上都有气泡产生，两侧的玻璃管内液面下降， 中间的玻璃管中液面上升。 玻璃管内产生的气体可以被点燃，产生淡蓝色的火焰。
玻璃管内产生的气体可以使带火星的木条复燃。
电解水两电极上产生的 气体种类体积可简单记 忆为： “正氧负氢，氢二氧 一”。
文字表达式： 通电 氢气 水 反应物 生成
水
H2O
通电
氢气
H2
+ 氧气 O
2
分解反应：
特点：一变多 通式：A B+C+…
+ 氧气
生成物 生成物
和
水分子分解图
1、水是由水分子构成的；2、每个氧分子是由两个氧 原子构成的，每个氢分子是由两个氢原子构成的； 3、 水分解可以生成氢气和氧气；4、在化学变化中，分 子可以分成原子，而原子不能再分。 ……
电解水反下，水 分子被破坏，分成氢原子和氧原子，每两个氢 原子重新组合成一个氢分子，每两个氧原子重 新组合成一个氧分子，许多氢分子和氧分子分 别聚集成氢气和氧气。 可见，化学反应的实质是构成反应物分子的 原子重新组合形成新的分子。