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第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
课时2 电解原理的应用
课堂导入
工业上制备的铜，其含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，为粗铜，需要通过再次精炼处理才能得到纯度为99.99%精铜，如何用电解的方法得到纯铜？
课堂学习
根据已学知识，设计精炼铜的实验装置。
电解原理的应用
如何让粗铜中的铜变成铜离子进入溶液；
粗铜生成铜离子，失去电子，发生氧化反应，反应在阳极进行；
阳极材料选择粗铜，阴极材料选择精铜；
电解质溶液为硫酸铜溶液，其铜离子迁移到阴极得电子，析出为铜。
课堂学习
电解原理的应用
阳极(粗铜)发生反应：Cu - 2e- = Cu2+
粗铜含有铁、银、金等杂质，接通直流电源后粗铜中排在Cu前面的金属在阳极失电子，发生氧化反应，进入溶液中。
副反应：Zn - 2e- = Zn2+ Ni - 2e- = Ni2+
而Zn2+、Ni2+比Cu2+难还原，故不在阴极得电子析出，只留在电解质溶液里。
银、金等金属杂质的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，故以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，可以作为提炼金、银等贵金属的原料。
课堂学习
电解原理的应用
阴极(纯铜)发生反应：Cu2+ + 2e- = Cu
CuSO4溶液中Cu2+、H+以及阳极材料失电子溶解的Cu2+、Zn2+、Fe2+和Ni2+，都向阴极迁移。
放电顺序：Cu2+>H+>Ni2+>Fe2+>Zn2+
Cu2+析出为铜单质，其他离子留在溶液中，从而达到粗铜精炼的目的。
生活中为了使金属增强抗腐蚀能力，以及增加表面硬度和美观，通常在这些金属表面镀上一薄层在空气或溶液中不易发生变化的金属(如铬、镍、银)和合金(如黄铜)。
课堂学习
电解原理的应用
电镀是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。
主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度。镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。
通过电镀完成的奢侈品，通常表面为贵金属，内部却是一些价格低廉的金属(假货)，那么到底什么是电镀呢？
课堂学习
电解原理的应用
电镀时，通常把待镀的金属制品一端作阴极，把镀层金属一端作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
电镀金至今已有两百多年的历史。金镀层具有金黄色外观和良好的化学稳定性，既可以作为装饰性镀层，又可作为功能性、防护性镀层。
课堂学习
电解原理的应用
阳极的电极材料是金，本身非常难失去电子，在溶液中的氰根离子的帮助下通过电解失去电子，同时溶液中的氢氧根也可以失去电子，变成水和氧气。
Au + 2CN- - e- = [Au(CN)2]- 4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
金离子和氰根离子一起形成的更复杂的离子迁移到阴极得到电子，又析出金单质和氰根离子，水分子也可以得到电子，变成氢气和氢氧根。
[Au(CN)2]- + e- = Au + 2CN- 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-
课堂学习
电解原理的应用
氰化物镀金工艺具有优良的镀液和镀层综合性能，至今仍是工业上广泛应用的镀金体系。氰化物体系具有高稳定性，CN-能够与Au+配位形成Au(CN)2-，络合稳定常数高达1038。但大量的游离CN-对操作人员的健康会造成极大威胁，还存在腐蚀光刻胶等问题。
利用亚硫酸根离子和金离子形成的复杂离子替代氰根和金离子形成的复杂离子的电镀金方法，填补了我国无氰镀金的空白。
[Au(SO3)2]- ＋e- ＝Au＋2SO3-
课堂学习
电解原理的应用
课堂学习
电解原理的应用
电解法适用于冶炼用普通还原剂难以还原的活泼金属，如钠、钙、镁、铝等金属的冶炼。
NaCl(熔融) = Na+ + Cl-
阳极：2Na+ + 2e- = 2Na
阴极：2Cl- - 2e- = Cl2↑
课堂学习
电解原理的应用
金属冶炼的本质是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程，用电解法可将通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来，即称为电治金。
根据Mn+ + ne- = M的电解原理，分析右图工业制取铝单质的工艺流程，写出相应的反应原理。
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 (　　)
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
课堂巩固
C
一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．a为直流电源的正极
B．阴极反应式为2H+ + 2e- = H2↑
C．工作时，乙池中溶液的pH不变
D．若有1 mol离子通过A膜，理论上
阳极生成0.25 mol气体
课堂巩固
D
课堂小结

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