资源简介

(共14张PPT)
第二节 电解池
第2课时 电解原理的应用
人教版2019选择性必修一
第四章 化学反应与电能
失电子的阴离子
发生氧化反应
还原剂
得电子的阳离子
发生还原反应
氧化剂
e-
e-
电解质溶液或
熔融电解质
向移子离阳
阴极
阳极
电解池
电子导体
离子导体
阴离子移向
任务一 氯碱工业
问题：根据电解原理，分析使用惰性电极电解食盐水？
C
C
NaCl溶液


阴极
阳极
Na+
Cl﹣
OH﹣
H+ Na+
Cl﹣ OH-
H+
>
>
电极反应式和总反应式 产物
阳极
阴极

总反应 ——
2H2O +2e﹣= H2↑+2OH﹣
Cl2
2Cl﹣ - 2e﹣ = Cl2↑
H2
NaOH
思考：如何检验阴阳极产物？
Cl2:湿润的淀粉KI试纸
H2: 收集并点燃
NaOH: 酚酞
氯气
氢气
2Cl﹣ +2H2O 2OH﹣ + H2↑+ Cl2↑
通电
思考：如果用该装置电解池直接制备Cl2、H2 和NaOH，有什么缺点？
Cl2 + OH- ClO- + Cl- + H2O
阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合可能会引起爆炸！
阳极产生的Cl2与移向阳极的OH-反应影响烧碱的产量与纯度！
H2 + Cl2 2HCl
一定条件
任务一 氯碱工业
思考：如何改进上述装置？
控制溶液中离子的移动，把阴阳极隔开
Cl2
Cl－
Cl－
H2
Na＋
Na＋
H＋
OH－
淡盐水
NaOH溶液
精制饱和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
阳离子交换膜
阳极
惰性电极
阴极
碳钢网
阳极室
阴极室
＋
－
a
b
c
d
阳极：2Cl- －2e- = Cl2↑
阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-
Na＋
Na＋
离子交换膜的作用：
(1)避免阳极产物Cl2与阴极产物OH－、H2 发生反应；
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路。
任务一 氯碱工业
电 解 饱 和 食 盐 水
液碱
湿氢气
湿氯气
NaOH
含氯漂白剂
Cl2
H2
HCl
有机合成
造纸
玻璃
肥皂
纺织
印染
有机合成
氯化物合成
农药
盐酸
有机合成
金属冶炼
氯碱工业产品及其应用
任务二 电冶金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
物理提取法
金属冶炼是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：M n+ + ne - = M
熔融NaCl
C
C
阴极
阳极
氯气
2Na+ +2e﹣ = 2Na
总反应：2NaCl(熔融) 2Na+ Cl2↑
通电
2Cl﹣ —2e﹣ = Cl2↑
Na+
Cl﹣
1921年，电解熔融氯化钠制取金属钠得以实现工业化。
1807年，英国化学家戴维通过电解熔融碳酸钠制得金属钠。
任务二 电冶金
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
电解
电解
电解
思考：工业制镁，用的氯化镁而不用氧化镁？制铝时，用的是氧化铝而不用氯化铝？
因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多（金属氧化物的熔点普遍高于氯化物），浪费了能量 ；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。
材料 电极反应式
阳极
阴极
电解液 ——
Cu2+ +2e- ＝Cu
①Zn－2e-＝Zn2+ ②Fe－2e-＝Fe2+
③Ni－2e-＝Ni2+ ④
粗铜
精铜
CuSO4溶液
粗铜
精铜
CuSO4溶液
Ag Au
阳极泥
（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质）
活性电极放电顺序：
Zn > Fe > Ni > Cu > Ag > Au
电解精炼过程中，电解液组分（如浓度、酸碱性）是否变化？
需定期补充电解液

Cu－2e-＝Cu2+
Cu－2e-＝Cu2+
任务三 电解精炼
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。
任务四 电镀
在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。
材料 电极反应式
阳极
阴极
电镀液 ——
Cu2+ +2e-＝Cu
Cu－2e-＝Cu2+
铜板(镀层金属)
铁钉(镀件)
CuSO4溶液
铜板
(镀层金属)
(镀件)
CuSO4溶液
电镀过程中，电镀液组分（如浓度、酸碱性）是否发生变化？
无需补充电镀液
铁钉
Cu2+ +2e－＝Cu
问题：应用电解原理设计实验方案，在铁钉上镀铜。
电镀液——含有镀层金属离子的溶液
电解精炼和电镀比较
电镀 电解精炼
装置
阳极材料 镀层金属Cu 粗铜(含锌、银、金等杂质)
阴极材料 镀件金属Fe 纯铜
阳极反应 Cu - 2e- = Cu2+ Zn - 2e- = Zn2+、Cu - 2e- = Cu2+等
阴极反应 Cu2+ + 2e- = Cu Cu2+ + 2e- = Cu
溶液变化 Cu2+浓度保持不变 Cu2+浓度减小，金、银等金属形成阳极泥
课堂练习
利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是
A. 电解时以精铜作阳极
B．电解时阳极发生还原反应
C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu = Cu2+ + 2e-
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
D
课堂练习
关于下列各图的说法中，正确的是
A．①中阴极处能产生使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体
B．②中待镀铁制品应与电源正极相连
C．③中电子由b极流向a极
D．④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应
D
补充：多池串联
①有外接电源时，各电池均为电解池。
②无外接电源时，燃料电池、铅酸蓄电池等作电源，则其他装置为电解池。活泼性不同的两电极的一般为原电池即自发的氧化还原反应。
③根据电极反应现象判断。
某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为____________________________________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______________________________________。
(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_____mL(标准状况下)，丙池中____极析出______g铜。
课堂练习
原电池
CH3OH－6e－＋8OH－=== ＋6H2O
阳极
4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
280
D
1.60

展开更多......

收起↑