電解池(第3課時)應(yīng)用

1、內(nèi)容: 1.氯堿工業(yè)-電解飽和食鹽水 2.電鍍 3.電冶金第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池第第3課時課時教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能（一）知識與技能1、了解電解池的工作原理，初步掌握一般電解反應(yīng)、了解電解池的工作原理，初步掌握一般電解反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法。產(chǎn)物的判斷方法。2、了解電解在電鍍、氯堿工作、電冶金方面的應(yīng)用。、了解電解在電鍍、氯堿工作、電冶金方面的應(yīng)用。（二）過程與方法（二）過程與方法 通過探究活動，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理及歸納通過探究活動，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理及歸納總結(jié)的能力?？偨Y(jié)的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀（三）情感、態(tài)度與價值觀 通過活動探究，激發(fā)學(xué)生主動探究意識。通

2、過了解通過活動探究，激發(fā)學(xué)生主動探究意識。通過了解電解的應(yīng)用，感受化學(xué)科學(xué)對人類生產(chǎn)生活的巨電解的應(yīng)用，感受化學(xué)科學(xué)對人類生產(chǎn)生活的巨大影響。大影響。初步理解無機化工流初步理解無機化工流程圖方法與技巧程圖方法與技巧掌握電解原理的應(yīng)用掌握電解原理的應(yīng)用1 . 銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充放電過程可以表示為： ，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( )A.AgB.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD 2.高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。電池相比，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的

3、總反應(yīng)為：高鐵電池的總反應(yīng)為：3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O = Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH，下列敘述不，下列敘述不正確的是正確的是( ) A、放電時負極反應(yīng)為：、放電時負極反應(yīng)為： Zn 2OH 2Z(OH)2 B、充電時陽極反應(yīng)為：、充電時陽極反應(yīng)為： Fe(OH)3 5OH 3e-FeO424H2O C、放電時每轉(zhuǎn)移、放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有電子，正極有1mol K2FeO4被氧化被氧化 D、放電時正極附近溶液的堿性增強、放電時正極附近溶液的堿性增強C 1.1.在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl電離出電離出 ，H H2 2O O

4、電離出電離出 。通電后，在電場的。通電后，在電場的作用下，作用下， 向陰極移動向陰極移動 向陽極移動。向陽極移動。 在陽極，由于在陽極，由于 容易失去電子，被氧容易失去電子，被氧化生成化生成 。 陽極方程式：陽極方程式： ; ; 2. 2.在陰極，由于在陰極，由于 容易得到電子被還容易得到電子被還原生成原生成 使使H H2 2O O 電離向右移動，電離向右移動，因此陰極因此陰極 濃度增大，濃度增大，PHPH 。陰極方程式：陰極方程式： 。 2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-,Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+1、氯堿

5、工業(yè)（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）、氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）H+Na+Cl-OH-(二二)電解池的應(yīng)用電解池的應(yīng)用總化學(xué)方程式：總化學(xué)方程式： ; ;總離子方程式總離子方程式: .(3)(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為： _ ，兩極極板上，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類？都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類？ NaOHHClOHNaCl222222電解OH2HClOH2Cl2222電解 陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陽極陽極:把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極把濕潤的碘化鉀淀

6、粉試紙放在陽極附近附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶櫘a(chǎn)生氣體可以使?jié)駶橩I淀粉試淀粉試紙變藍色紙變藍色.(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為: .(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應(yīng),既減少減少Cl2的產(chǎn)的產(chǎn)量，又會生成量，又會生成NaClO,使產(chǎn)品不純且干擾電解使產(chǎn)品不純且干擾電解,寫出寫出反應(yīng)方程式: .第一個問題:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇強光爆炸混合遇火或遇強光爆炸解決解決方法:使用離子交換膜使用離子交換膜氯堿工業(yè)（離子膜法）氯堿工業(yè)（離子膜法）+精制飽和精制飽和NaCl淡鹽水淡鹽水Cl2H2NaOH溶液溶液H2O含少量含少量NaOHClCl2

7、H+OHNa+Na+交換膜交換膜工業(yè)離子交換膜電解食鹽水示意圖 提示：提示：第二個問題：精第二個問題：精制制食鹽水食鹽水 由于粗鹽中含有泥沙、由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42等雜質(zhì)，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子等雜質(zhì)，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3、所有試劑只有過量才能除盡，你能設(shè)計一個、所有試劑只有過量才能除盡，你能設(shè)計一個合理的順序逐一除雜嗎？合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去、用什么試劑除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？泥沙

8、泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-NaNa+ +、 ClCl- -、 MgMg2+2+、 CaCa2+2+、 FeFe3+3+ 、引入引入BaBa2+2+ Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入引入OH-Na+、 Cl-、CO32-、OH-Na+、 Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略過量略過量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略過量略過量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+. Ba2+ 略過量略過量NaOH 溶液溶液除除Fe3+ , Mg2+ 適量適量HCl溶液溶液調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PH 除除C

9、O32- 、OH-產(chǎn)物用途1 1） 生產(chǎn)肥皂生產(chǎn)肥皂2 2） 生產(chǎn)玻璃生產(chǎn)玻璃 3 3）有機合成如溴乙烷消去反應(yīng)等有機合成如溴乙烷消去反應(yīng)等1.NaOH1） 工業(yè)制鹽酸工業(yè)制鹽酸 2 2） 工業(yè)制漂白粉工業(yè)制漂白粉3）有機物合成如氯乙烯、聚氯乙烯）有機物合成如氯乙烯、聚氯乙烯 、氯氯代烴等代烴等1 1） 工業(yè)制鹽酸工業(yè)制鹽酸 2） 工業(yè)生產(chǎn)氨氣工業(yè)生產(chǎn)氨氣3）工業(yè)油脂氫化）工業(yè)油脂氫化 4）工工業(yè)提純精硅（業(yè)提純精硅（SiCl4+H2）5） 冶金工業(yè)還原劑冶金工業(yè)還原劑3.H22.Cl2電極：電極： 陽極陽極鍍層金屬鍍層金屬 陰極陰極待鍍金屬制品待鍍金屬制品 (二二)電解池的應(yīng)用電解池的應(yīng)用待

10、鍍制品待鍍制品銅片銅片硫酸銅溶液硫酸銅溶液電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液：溶液中電解質(zhì)溶液：溶液中CuSO4的濃度基本保持不變。的濃度基本保持不變。2、電鍍電鍍精煉銅精煉銅一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠不能滿足鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅粗銅

11、 含雜質(zhì)含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等等)純銅純銅粗銅粗銅陽極：陽極： Zn-2e- = Zn2+Fe 2e- = Fe2+ Ni-2e- = Ni2+Cu-2e- = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 陰極陰極: Cu2+ + 2e- = Cu陽極泥陽極泥問：電解完后，問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？溶液的濃度有何變化？略略CuSO4溶液溶液 在金屬活動順序表中在金屬活動順序表中, 等金屬等金屬的還原性很強的還原性很強,這些金屬都很容易失電子這些金屬都很容易失電子,因此不能用一因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來般的方法和還原劑使其從化合物中還原

12、出來,只能用只能用電電解其化合物解其化合物 狀態(tài)方法來冶煉狀態(tài)方法來冶煉. 如工業(yè)冶煉如工業(yè)冶煉 - Na -Mg -Al 3.電冶金電冶金K、Ca 、 Na、 Mg、AlNaClMgCl2Al2O3熔融熔融制取金屬鈉制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：陽極： 2Cl - 2e- = Cl2陰極：陰極： 2Na+ + 2e- = 2Na總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通電 制取金屬鋁制取金屬鋁電解熔融的電解熔融的Al2O36O 2- 12e- = 3O2陽極：陽極：陰極：陰極：4Al 3+ + 12e- = 4Al總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Al2O3

13、(熔融熔融) 4Al + 3O2 通 電 冰晶石冰晶石例題例題1：關(guān)于電解：關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確水溶液，下列敘述正確的是（的是（ ）A.電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B.若在陽極附近的溶液中滴入若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈溶液，溶液呈棕色棕色C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色呈無色D.電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行灾?，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行訠 2.在鐵制品上鍍一層鋅，以下方案設(shè)計正在鐵制品上鍍一層鋅，以

14、下方案設(shè)計正確的確的 ( ) A鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B鉑作陰極，鍍件為陽極，溶液中含有鋅離子鉑作陰極，鍍件為陽極，溶液中含有鋅離子 C鐵作陽極，鍍件為陰極，溶液中含有亞鐵離鐵作陽極，鍍件為陰極，溶液中含有亞鐵離 子子D鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子A 3、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一、電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個電解池，裝有電解液個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題

15、：（1）若）若X、Y都是惰性電極，都是惰性電極，a是飽和是飽和NaCl溶液，實溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則電解池中電解池中X極上的電極反應(yīng)式極上的電極反應(yīng)式為為 。在在X極附近觀察到的實驗現(xiàn)象是極附近觀察到的實驗現(xiàn)象是 。Y電極上的電極反應(yīng)式為電極上的電極反應(yīng)式為 。檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是是 。 a A X Y + 2H+ + 2e- = H2放出氣體放出氣體,溶液變紅溶液變紅2Cl- - 2e- =Cl2 把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近, 試紙變藍色。(2)如要用電解方法精煉粗銅，如要用電解方法

16、精煉粗銅， 電解液電解液a選用選用CuSO4溶液，則溶液，則X電極的材料是電極的材料是 ，電極反應(yīng)式為電極反應(yīng)式為 。Y電極的材料是電極的材料是 ，電極反應(yīng)式為電極反應(yīng)式為 . 純銅純銅粗銅粗銅Cu 2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = Cu a A X Y + 4、氯堿廠電解飽和食鹽水制取氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：的工藝流程示意圖如下： 依照圖示，完成下列填空：依照圖示，完成下列填空： 在電解過程中，與電源正極相聯(lián)的電極上在電解過程中，與電源正極相聯(lián)的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_與電源負極相連的電極附近，與電源負極相連的電極附近

17、，溶液溶液PH值值_（選填：不變，升高（選填：不變，升高或下降）。或下降）。 工業(yè)食鹽含工業(yè)食鹽含Ca2 、Mg2等雜質(zhì)，精制過等雜質(zhì)，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_2Cl- 2e- = Cl2 升高升高 Ca 2 +CO3 2 = CaCO3 Mg 2 + 2 OH = Mg(OH)2 如果粗鹽中如果粗鹽中SO42 含量較高，必須添加鋇試劑含量較高，必須添加鋇試劑除去除去SO42，該鋇試劑可以是，該鋇試劑可以是_。ABa (OH)2 BBa (NO3 )2 CBaCl2A、C 為有效除去為有效除去Ca2 、Mg2 、 SO42，加入試，加入試劑的合理順序為劑的合理順

18、序為_（選填（選填A(yù)、B、C，多填扣分）。，多填扣分）。A先加先加NaOH，后加，后加 Na2CO3，再加鋇試劑。，再加鋇試劑。B先加先加NaOH，后加鋇試劑，再加，后加鋇試劑，再加Na2CO3。C先加鋇試劑，后加先加鋇試劑，后加NaOH，再加，再加Na2CO3.B、C 脫鹽工序中利用脫鹽工序中利用NaOHNaOH和和NaClNaCl在溶解度上的在溶解度上的差異，通過差異，通過_冷卻、冷卻、_（填寫操（填寫操作名稱）除去作名稱）除去NaClNaCl。 在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止極區(qū)和陰極區(qū)，防止ClCl2 2與與 NaOHNaOH

19、反應(yīng)；采用反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，無隔膜電解冷的食鹽水時，ClCl2 2與與 NaOHNaOH充分充分接觸，產(chǎn)物僅是接觸，產(chǎn)物僅是NaClONaClO和和H H2 2，相應(yīng)的化學(xué)方，相應(yīng)的化學(xué)方程式為程式為 。蒸發(fā)蒸發(fā) 過濾過濾 NaCl +H2O = NaClO + H2 (習(xí)題習(xí)題1） 、 在元素周期表中，鋅（在元素周期表中，鋅（30Zn） .鎘（鎘（48Cd）.汞（汞（80Hg）同屬于鋅族，鋅和汞在自然界中常共生，鎘的金屬活動性介于鋅同屬于鋅族，鋅和汞在自然界中常共生，鎘的金屬活動性介于鋅和汞之間。濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的銅鎘渣中含有和汞之間。濕法煉鋅過程中產(chǎn)生的銅鎘渣中含有Cu.

20、Cd.Zn等多等多種金屬種金屬,可用生產(chǎn)金屬鎘可用生產(chǎn)金屬鎘.鎘的主要用途可以作鎳鎘的主要用途可以作鎳-鎘電池鎘電池,以及用以及用于顏料生產(chǎn)于顏料生產(chǎn),鎘化合物還在鎘化合物還在PVC穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑.發(fā)光材料發(fā)光材料.殺菌劑等方面有殺菌劑等方面有廣泛的應(yīng)用廣泛的應(yīng)用. 鎘的生產(chǎn)流程如圖示意如下鎘的生產(chǎn)流程如圖示意如下:硫酸硫酸銅銅渣渣浸浸出出液液金屬金屬粉末粉末粗粗鎘鎘溶溶液液1銅銅鎘鎘渣渣硫酸硫酸殘殘渣渣溶溶液液 2電解電解精精鎘鎘電電解解溶溶液液 請回答下列問題請回答下列問題: （1）鎘在元素周期表中第）鎘在元素周期表中第 周期。周期。 （2）寫出步驟）寫出步驟反應(yīng)的離子方程反應(yīng)的離子方程式式

21、 。 （3）步驟）步驟所加入的金屬的名稱是所加入的金屬的名稱是 ， 如何處理如何處理“溶液溶液1”？ ; （4）步驟）步驟用用“溶液溶液2”作電解液，鎘作電解液，鎘 在在 極析出，極析出， 該電極材料是該電極材料是 . 五五Cd +2H+ =Cd2+ + H2鋅鋅回收鋅回收鋅陰陰鎘板鎘板 (5) “電解廢液電解廢液”中含有鎘，不能直接作為中含有鎘，不能直接作為污水排放。目前含鎘的廢污水中加入硫化污水排放。目前含鎘的廢污水中加入硫化鈉，沉淀鎘離子，寫出硫化鈉沉淀鎘離子鈉，沉淀鎘離子，寫出硫化鈉沉淀鎘離子的離子方程式：的離子方程式： 。Cd2+ + S2- = CdS（習(xí)題（習(xí)題2）、海水的綜合利

22、用可以制海水的綜合利用可以制備金屬鎂，其流程如下圖所示：備金屬鎂，其流程如下圖所示：（1）若在空氣中加熱）若在空氣中加熱MgCl26H2O，生成的是，生成的是Mg(OH)Cl或或MgO，寫出相應(yīng)反應(yīng)的，寫出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式化學(xué)方程式: ; ; (2)用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干用電解法制取金屬鎂時，需要無水氯化鎂。在干燥的燥的HCl氣流中加熱氣流中加熱MgCl26H2O時，能得到無水時，能得到無水MgCl2，其原因是，其原因是 . 在干燥的在干燥的HCl氣流中氣流中,抑住了抑住了MgCl2水解水解,且?guī)ё咔規(guī)ё進gCl26H2O受熱產(chǎn)生的水氣受熱產(chǎn)生的水氣,故能得到無水故能得

23、到無水MgCl2.MgCl26H2O = Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O或或MgCl26H2O = MgO + 2HCl + 5H2O(3)寫出用海灘上的貝殼制寫出用海灘上的貝殼制Ca(OH)2的化學(xué)反應(yīng)方的化學(xué)反應(yīng)方程式程式 , 。(4)電解無水電解無水MgCl2可制取金屬鎂和氯氣，其中副可制取金屬鎂和氯氣，其中副產(chǎn)品氯氣和粉末狀熟石灰反應(yīng)可制得漂白粉，產(chǎn)品氯氣和粉末狀熟石灰反應(yīng)可制得漂白粉，制漂白粉的化學(xué)反應(yīng)方程式為制漂白粉的化學(xué)反應(yīng)方程式為_CaCO3 = CaO +CO2高溫CaO + H2O =Ca(OH)22Cl2 +Ca(OH)2 =CaCl2 +Ca(ClO)2 +H2O（6）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在）實驗室里將粗鹽制成精鹽的過程中，在溶解、過