资源简介 (共33张PPT)第二节 电解池第3课时电解原理的应用电解池构成模型电子导体e--- 阳极(惰性电极)阴离子移向e-阴极一(惰性电极)向移子离阳氧化剂得电子的阳离子发生还原反应还原剂失电子的阴离子发生氧化反应电解池电解质溶液或 熔融电解质复 习 模 型离子导体【迁移】烧碱、氯气都是重要的化工原料 氯碱工业(阅读课本P106图4-11)【思考】按上图装置应用于氯碱工业的生产,你认为会存在哪些问题 1.出现副反应:Cl +2OH=Cl+ClO-+H O 、 2.引发安全事故:产品Cl +H 遇火或强光会爆炸【复习】惰性电极(石墨)电解饱和食盐水的电极反应和总反应方程式:阴极: 2 H + + 2 e - = = H 个 2H O+2e-=H 个+2OH-氢 阳极: 2CI - — 2e - ==Cl个离子反应:温故知新 — — 电解饱和食盐水化学方程式:饱和NaCl溶液氯碱工业原理【思考】电解饱和食盐水应用于氯碱工业要解决的主要问题是什么 (1)避免Cl 接触NaOH 溶液反应,使产品不纯(2)避免生成物H 和Cl 混合解决方法:使用离子交换膜生产设备:阳离子交换膜电解槽阳离子Cl 交换膜 H 稀食盐水 Cl Na+ H 稀NaOH溶液阳极一 阴极浓食盐水一 Cl- OH-→NaOH溶液饱和NaCl溶液b NaOH 溶液阴极af碳钢网Na+ 阴 极:2 H++2e~=H 个Cl-Na+ OH 一→ 阴 极氯碱工业原理个Cl H 淡盐水 a阳极惰性电极阳极:2Cl—2e=Cl 个精制饱和NaCl溶液 H O(含少量NaOH)阳离子交换膜 d阳 极室室C氯 碱 工 业 原 理 的 拓 展 应 用粗盐的成份:泥 沙 、Ca + 、Mg + 、SO 2-杂质,会与碱性物质 反应产生沉淀,损坏离子交换膜杂质的除去过程: 精制食盐水氯碱工业原理的拓展应用【例】在新冠肺炎疫情期间,“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用 环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl 被完全吸 收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置。c 、d都为石墨电极。完成下列填空:(1)a为电源的负 (填“正”“负”“阴”或“阳” 下同)极,c为电解池的阳极。(2)d电极的电极反应式:2H O+2e-==H 个+2OH电解产生消毒液的总化学方程式为 NaCl+H O= 电 解NaClO+H 个。为充分混合反应,下端产生Cl , 上端产生NaOH1.金属钠的制取(电解熔融氯化钠)阳极:2Cl--2e-=Cl 个阴极:2Na++2e-=2Na电解2NaCI(熔融)===2Na +Cl 个【思考】电解饱和食盐水得不到单质钠,工业上是如何以氯化钠为原料制备钠的呢 电冶金的本质:Mn++ne-=MCl 出口 Cl (气态)钠(液态)Na出口=阴极一 阳 极 阴 极石墨电极 石墨电极电冶金【思考】电解熔融NaCl的方法可制备金属钠,金属Mg、Al 如何制备呢 电解熔融氯化钠装置示意图熔 融 NaClNaCl 进口助熔剂:冰晶石(Na AIF 六氟合铝酸钠)降低Al O 的熔点【思考】工业制取镁,用的氯化镁而不用氧化镁 制取铝时,用的是氧化铝而不用氯化铝 原因:因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多,能耗较高;氯化铝是共价化合物,共价化合物为分子晶体,不能电解。而氧化铝是离子化合物,可电解。阳极:6O --12e-=3O 个阴极:4AI ++12e-=4Al总反应:2Al O (熔融阳极:2Cl--2e-=Cl 个阴极:Mg ++2e-=Mg总反应:MgCl (熔融电解 个2.电解熔融的氯化镁:(制取金属镁) 3.电解熔融的氧化铝:(制取金属铝)电冶金【例】海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁,下列有关该电解过程的叙述中,正确的是( C )A. 两个电极必须都用惰性电极B. 阳极可以用金属电极,阴极必须是惰性电极C. 电解熔融状态的氯化镁D. 电解氯化镁的水溶液电 冶 金【资料】奥运金牌是纯银镀金,按照规定,镀金不低于6克;银牌则是百分之百纯银, 铜牌中95%-98%的成分为铜,再加上一部 分锌。预计6000枚奥运奖牌将会用去超过 1吨的黄金和白银。【思考】制作奥运金牌时,如何纯银上镀金 电镀1.含义:应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方法。2.目的:使金属增强抗腐蚀能力,增加美观和表面硬度。十3.电镀池的构成 A + 镀层目的:铁制品上镀铜 金属(1)阴极-待镀金属 Cu ++2e-=Cu(2)阳极-镀层金属 Cu-2e-=Cu + 铁件(3)电解液-含镀层金属阳离子的盐溶液 CuSO 溶液 含镀层金属离子 的盐溶液实质: M -ne→Mn+ Mn++ne-M【思考】电解 一 段时间后,Cu + 的浓度有何变化 不变电 镀镀 件铜片【思考】1. a 、b 哪一极为正极 2.若要给铁叉镀锌,a极选用什么材料 选择何种溶液 a极:锌Zn(NO ) 溶液ZnSO 溶液ZnCl 溶液都可以阴极阳极 铁叉电 镀电镀的特点:电镀液的组成及酸碱性保持不变电解精炼粗铜(含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质)黄铜矿 精铜【资料】一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、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。【思考】粗铜中含Cu约98.5%,还含有Fe 、Ag 、Au等杂质,怎么用电解的方法得到纯铜 请设计实验。CuSO 溶液【思考】电解一段时间后,Cu +的浓度有何变化 略减小,不断补充CuSO 溶液【思考】阴极增重与阳极减重相等吗 不相等电解精炼铜原理Zn -2e-=Zn2+ 阳极:Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+Cu -2e-=Cu +阴极:Cm ++2e=Cue-阴极精铜阳极Zn2+ ZnFe2± Fe KNi2+Cu +Ag32十H+SO 2-H+粗铜阳极泥电解精炼【例】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是( D )(已知氧化性:Fe +A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni ++2e-=NiB.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe +和Zn +D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt电 解 精 炼电解池 电解精炼池电镀池定义 将电能转变成化学能的 装置。 应用电解原理将不纯的 金属提纯的装置。应用电解原理在某些金属 表面镀上一层其它金属的 装置。形成 条件 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 属的离子电极 名称 阳极:电源正极相连 阴极:电源负极相连 阳极:不纯金属; 阴极:纯金属阳极:镀层金属;阴极:镀件电极 反应 阳极:氧化反应 阴极:还原反应 阳极:氧化反应 阴极:还原反应阳极:氧化反应阴极:还原反应电解池、电解精炼池、电镀池的比较归 纳 总 结阅读课本P109资料卡片了解电有机合成阳极:H O-2e-=2H++1/2O 个阴极:2CH =CHCN+2e+2H+=NC(CH ) CN电解总反应:2CH =CHCN+2H O====NC(CH ) CN+1/2O 电有机合成丙烯 (CH CH=CH )丙烯腈 (C H =CHCN)拓 展 延 伸己二腈(NC(CH ) CN)电解多池组合判断:①无外电源:一池为原电池(自发氧化还原反应),其余为电解池;②有外电源:全部为电解池或电镀池、精炼池。|H【思考】怎样区分原电池、电解池 【方法】原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源电 化 学 装 置 的 判 断CuSO 甲 乙原电池 电解池十Cu 阳Cu 极Al O 熔融液 丙电解池Cu Fe阳 阴极 极CuSO4 溶液 乙电解池ZnCl 溶 液 甲电解池Cu Fe阴 阴极极Zn Cu阳 阴 极 极C 阳极Zn如图所示装置:CH A B电极-KOH溶液 甲池(1)甲池是原电池,乙池是将电 _能转化为化学_能的装置。(2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。O Cu AgP(I Pt(Ⅱ)电极过量CuSO 溶液 MgCl 溶液 乙池 丙池答案 A极:负极,CH —8e-+10OH-==CO3+7H OB极:正极,2O +8e-+4H O=8OH-Cu极:阳极,Cu—2e-==Cu +Ag极:阴极,Cu ++2e-=CuPt(I) 极:阳极,2Cl-—2e-===Cl 个Pt(Ⅱ)极:阴极,Mg ++2H O+2e-==H 个+Mg(OH) CH A B电 极过量CuSO 溶液 MgCl 溶液甲 池 乙池 丙池Cus Ag Pt(I) Pt(Ⅱ)电极KOH溶 液O 1.三个计算原则(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。(2)串联电池中各电极上转移的电子数目相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中各电极上转移的电子数目相等。 2.三种常见计算方法如以通过4mole- 为桥梁可构建如下关系式:电化学的有关计算如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂电极,在A池中加入0.05 mol·L-1的CuCl 溶 液 ,B池中加入0.1 mol·L-1 的AgNO 溶液(电解质足量),进行电 解。a、b、c、d四个电极上所产生的物质的物质的量之比是( A)A BA.2:2:4:1 B.1:1:2:1 C.2:1:1:1 D.2:1:2:1练习提升2.在1 LK SO 和CuSO 的混合溶液中c(SO2-)=2.0 mol-L-1,用石墨电 极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L(标准状况)气 体,则原溶液中c(K+) 为4. 2.0 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1C.1.0 mol·L-1 D.0.5 mol·L-13.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答 下列问题:(1)电源中X极是负(填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO )=0.025 mol ·L-1。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解后溶液的pH=13(Kw=1 0×10-14)。4.把物质的量均为0.1 mol的氯化铜和硫酸溶于水制成100 mL的混合溶液,用石墨作电极电解,并收集两电极所产生的气体,一段时间后在 两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是A. 电路中共转移0.6NA个电子B.阳极得到的气体中O 的物质的量为0.2 molC.阴极质量增加3.2 gD.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol-L-1应用体验电解原理在物质制备中的应用分清交换膜类型:即交换膜属于阳离子交 换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪 一种,判断允许哪种离子通过交换膜写出电极反应式,判断交换膜两侧离子的 变化,推断电荷变化,根据电荷平衡判断 离子迁移的方向分析交换膜的作用:在产品制备中,交换 膜作用主要是提高产品纯度,避免产物之 间发生反应第一步第二步第三步2 . 多室电解池的分析思路的是A.a为直流电源的正极B.阴极反应式为2H++2e-===H 个 C. 工作时,乙池中溶液的pH不变1.一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确D. 若有1 mol离子通过A膜,理论上阳极生成0.25 mol气体稀硫酸 Na SO 溶液甲池 乙池 丙池应用体验直流电源a be阴膜 A膜酸性Cr (SO ) 溶液Cr棒石墨制备,工作原理如图所示。下列叙述正确的是A.若直流电源为铅酸蓄电池,则b极为PbB.阳极反应式为ClO +e-===ClO2C. 交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl D.制备18.1 g NaClO 时理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移直流电源ClO 气体XPtNaOH NaCl溶液 溶液 阳离子交换膜2.NaC1O (亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂,工业上可采用电解法应用体验课 堂 总 结阴、阳极离子导体电子导体电极反应式电解总反应组分变化电解精炼电镀电解饱和食盐水——氯碱工业电解原理的应用电极材料电冶金 展开更多...... 收起↑ 资源预览