4.2.2 电解原理的应用(共27张PPT).pptx

(共27张PPT)
第2课时　电解原理的应用
第二节　电解池
第四章　化学反应与电能
1.概念：
用电解饱和食盐水的方法来制取烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为 氯碱工业。
2.现象：
阴极：
阳极：
有气泡产生，滴加酚酞溶液变红
产生使湿润淀粉－KI溶液变蓝的气体
湿润的淀粉—KI试纸变蓝
3.原理：
阴极：
阳极：
总反应：
2Cl- -2e- = Cl2↑
2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-
2Cl- + 2H2O === 2OH- + H2↑+ Cl2↑
电解
2H2O + 2NaCl === H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
电解
一、氯碱工业
电解饱和食盐水必须解决两个主要问题：
1.避免Cl2接触NaOH溶液会反应，使产品不纯，反应方程式：
Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
2.避免生成的Cl2和H2混合，原因：
遇火或强光会爆炸
解决方法：
使用离子交换膜
生产设备：阳离子交换膜电解槽
金属钛网
碳钢网
阴极
阳极
阴极室
阳极室
Na+
H+
Cl-
H2
Cl2
阳离子交换膜：只允许阳离子通过，将电解槽隔成阳极室和阴极室。
①可避免H2和Cl2混合 ②也避免Cl2和NaOH反应从而影响NaOH的产量。

氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
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
图4－1 氯碱工业产品及其应用
【练1】关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（ ）
A、电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B、若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色
C、若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色
D、电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
B
1、概念
2、目的
使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。
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。
二、电 镀
阳极材料： ；
阴极材料：_____________；
电镀液：用含有 的溶液作电镀液。
3、电镀池的构成
镀层金属
待镀金属制品
镀层金属的电解质
4、电镀特点
阳极：不断溶解
阴极：覆盖红色物质
总反应：（电镀铜）
Cu—2e- = Cu2+
Cu2++ 2e- = Cu
②电镀液的浓度保持不变
①阳极本身参加电极反应
一般是在空气或溶液中不易起变化的金属（Cr、Ni、Ag、）和合金
Cu + Cu2+= Cu2++Cu
镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。
我与电解共原理，浓度不变要记真。
1. a 、b哪一极为正极？
2. 若要给铁叉镀锌，a端电极选用什么材料？选择何种溶液？
思考:
e-
镀件作阴极，所以b为负极，a为正极。
锌是镀层金属，则a端电极应选用纯锌作电极材料；选择可溶性锌盐作电镀液。
【练2】欲在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中,选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A. Ag和AgCl溶液 B. Fe和Ag2SO4溶液
C. Ag和AgNO3溶液 D. Pt和Ag2SO4溶液
【练3】下列有关镀锌钢管（锌盐溶液作电解质溶液）的说法正确的是（ ）
A．电镀时，钢管作阳极，锌棒作阴极
B．钢管镀锌过程中，阴阳两极的质量变化一定不相等
C．镀锌的目的是在钢管表面形成Fe—Zn合金，增强钢管的耐腐蚀能力
D．钢管镀锌过程中，阴极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn
C
D
【练4】在铜片上镀银时，下列叙述中正确的是(　　)
①将铜片接在电源的正极　
②将银片接在电源的正极　
③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－ = Ag
④在银片上发生的反应是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O　
⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　
⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液
A．①③⑥　B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥
B
三、电解精炼铜
黄铜矿
粗铜（含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质）。
如果用粗铜制电线会大大降低其导电能力粗铜常用电解的方法进行精炼。
阳极材料
阴极材料 阳极反应 “阳极泥” 阴极反应 溶液变化 Zn－2e- ===Zn2＋
Fe－2e- ===Fe2＋
Ni－2e- ===Ni2+
Cu－2e－===Cu2＋
Cu2+ + 2e- === Cu（Cu2+氧化性最强且浓度最大）
Ag、Au等金属杂质失电子能力弱，会以单质形式沉积，形成“阳极泥”。
①电解质溶液的Cu2+浓度_______，CuSO4溶液需定期补充
②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去
减小
三、电解精炼铜
粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）
纯铜
以阳离子形式留于溶液中
思考：
1.用电解的方法能精炼铜，同理也可以精炼镁、铝吗？
2.粗铜中含有锌、铁、镍、银等金属杂质，在精炼铜的过程中，杂质金属为什么不在阴极析出？精炼铜的过程中溶液中Cu2+的浓度是否变化？
不能；Mg2+、Al3+氧化性弱于H+，所以电解MgSO4、Al2(SO4)3,得不到相应的金属单质。
因为Cu2+氧化性大于Fe2+、Zn2+、Ni2+，故在阴极Cu2+得电子→Cu；减小
【练5】下列关于铜电极的叙述不正确的是（ ）
A. 铜锌原电池中铜是正极
B. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极
C. 在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极
D. 电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
D
【练6】以硫酸铜溶液做电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼，下列叙述正确的是（ ）
A.粗铜与直流电源负极相连
B.粗铜电解精炼过程中，硫酸铜溶液的浓度不变
C.电路中毎通过3.01×1023个电子，得到精铜质量为16g
D.杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥
C
电解池、电解精炼池、电镀池的比较
电解池 电解精炼池 电镀池
将电能转变成化学能的装置。
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。
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镀层金属接正极，待镀金属接负极
②电镀液须含有镀层金属的离子
阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连
阳极：镀层金属；
阴极：镀件
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。
①不纯金属接正极，纯金属接负极
②电解质溶液含待提纯金属的离子
阳极：不纯金属；
阴极：纯金属
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
定义
形成
条件
电极
名称
电极
反应
四、电冶金
1、金属冶炼的本质：
2、电冶金：
使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。通式:Mn+ + ne- = M
电解是最强的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，像钠、钙、镁、铝等活泼金属。对于这些金属，电解几乎是唯一可行的工业方法。
（1）电解熔融的氯化钠：（制取金属钠）
阳极：
2Cl - －2e- = Cl2↑
阴极：
2Na+ + 2e- = 2Na
总反应：
熔融NaCl
阴极
阳极
e-
e-
Na+
Cl-
2NaCl(熔融) === 2Na + Cl2 ↑
电解
(2)电解熔融的氯化镁：(制取金属镁)
阳极：
阴极：
2Cl - －2e- = Cl2↑
Mg2+ + 2e- = Mg
MgCl2(熔融) === Mg + Cl2 ↑
电解
（3)电解熔融的氧化铝：(制取金属铝)
阳极：
阴极：
6O2- －12e- = 3O2↑
4Al3+ + 12e- = 4Al
2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑
电解
冰晶石
【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，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。
【练7】右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法正确的是（ ）
A．从E口逸出的气体是Cl2
B．每生成22.4 LCl2，同时产生2 mol NaOH
C．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－等离子，精制时先加Na2CO3溶液
C
【练8】如图所示,甲、乙为相互串联的两个电解池。
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,则a电极名称为 极,电极材料是_____,电极反应式为 ,电解质溶液可以是 。
(2)乙池中铁极电极反应式为________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为 装置，通电一段时间后，溶液的浓度 。
AgNO3溶液
电解的有关计算
【练1】将两支惰性电极插入CuSO4溶液中,通电电解,当有1×10-3mol的OH﹣放电时,溶液显浅蓝色,则下列叙述正确的是( )
A. 阳极上析出11.2mL O2(状况)
B. 阴极上析出32mg Cu
C. 阴极上析出11.2mL H2(状况)
D. 阳极和阴极质量都无变化
B
【练2】近年来,加“碘”食盐中添加较多的是碘酸钾(KIO3),碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料,以KI溶液为电解液,在一定条件下进行电解,反应的化学方程式为KI+3H2O===KIO3+3H2↑。下列有关说法不正确的是（ ）
A. 转移3 mol电子,理论上可制得107 g KIO3
B. 电解时,石墨作阳极,不锈钢作阴极
C. 阳极的电极反应式为 I- + 3H2O - 6e-=IO3-+6H＋
D. 电解过程中，电解液的pH减小
通电
D
电解原理应用
电解饱和食盐水
（惰性电极）
阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2 ↑
阴极: 2H2O + 2e- = 2OH- + H2 ↑
总反应：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑ + Cl2 ↑
电镀
阳极（镀层金属）：M - ne- = Mn+
阴极（镀件）：Mn++ ne- = M
电解精炼铜
阳极（粗铜）Cu-2e-=Cu2+(主要）
阴极（精铜）Cu2++2e-=Cu
电冶金
（电解熔融氯化钠）
阳极: 2Cl-- 2e- = Cl2 ↑
阴极：2Na++ 2e- = 2Na
总反应：2NaCl（熔融） 2Na +Cl2 ↑
电解
总结归纳
电解