選修4第四章第三節(jié)電解及其應(yīng)用

1、新課標人教版選修四新課標人教版選修四第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池已知：已知：1molNa在氯氣中燃燒放出在氯氣中燃燒放出411kJ的熱量，試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。的熱量，試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。聯(lián)想聯(lián)想*質(zhì)疑質(zhì)疑 金屬鈉是在金屬鈉是在1807年通過電解氫氧化鈉制得年通過電解氫氧化鈉制得的，這個原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在的，這個原理應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，約在1891年年才獲得成功。才獲得成功。1921年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)年電解氯化鈉制鈉的工業(yè)方法實現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術(shù)上得到方法實現(xiàn)了。由于金屬鈉在現(xiàn)代技術(shù)上得到重要應(yīng)用，它的產(chǎn)量顯著地增加。目前，世重要應(yīng)用，它的產(chǎn)量顯著地增加。目前，世界上

2、鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方界上鈉的工業(yè)生產(chǎn)多數(shù)是用電解氯化鈉的方法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法法，少數(shù)仍沿用電解氫氧化鈉的方法電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種重要方法電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種重要方法實驗：實驗：用惰性用惰性(石墨石墨)電極電解熔融的氯化鈉電極電解熔融的氯化鈉現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極：有氣泡，陽極：有氣泡，有刺激性氣味，并有刺激性氣味，并能使能使 濕潤的濕潤的KI-淀淀 粉試紙變藍（粉試紙變藍（Cl2) 陰極：有金屬鈉析出陰極：有金屬鈉析出陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣鈉鈉熔融熔融NaCl 一、電解原理一、電解原理（以電解氯化鈉為例）（以電解氯化鈉為例）實驗分析：實驗分析：通電

3、前：通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 陽離子陽離子：Na+ 陰離子陰離子：Cl 做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電） （1）確定電極名稱：）確定電極名稱： 陽極陽極（接電源正極）（接電源正極） 陰極陰極（接電源負極）（接電源負極） （2）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng)）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng): 陽離子移向陰極放電陽離子移向陰極放電,陰離子移向陽極放電陰離子移向陽極放電 陽極陽極：2Cl- 2e- = Cl2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 陰極陰極：2Na+ +2e- =2Na 還原反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2NaCl (熔融熔融) 2Na+C

4、l2 通電電解電解: : 使使電流電流通過通過電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液而在而在陰陽陰陽兩極兩極引起引起氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)的過程。的過程。電解池電解池: : 借助借助氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，把，把電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為化學(xué)能化學(xué)能的裝置的裝置. .電子的流向電子的流向: : 電子從外加電源的負極流出，流電子從外加電源的負極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。（注：電子只在外電路定向移動，不能從溶（注：電子只在外電路定向移動，不能從溶液中移動）液中移動）離子定向移動的方向離子定向移動的方向: : 陽離子陽離子向向 陰極陰極移動移動, , 陰離子陰離

5、子向向 陽極陽極移動移動惰性電極與活性電極惰性電極與活性電極： 惰性電極惰性電極( (鉑、金、石墨鉑、金、石墨) )：僅僅導(dǎo)電，不僅僅導(dǎo)電，不參與反應(yīng)參與反應(yīng) 活性電極：金屬活動性順序表銀以前活性電極：金屬活動性順序表銀以前( (包括包括銀銀) )的金屬作電極（不包括與水反應(yīng)的）的金屬作電極（不包括與水反應(yīng)的）電解過程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進行，也電解過程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進行，也可以在電解質(zhì)溶液中進行?？梢栽陔娊赓|(zhì)溶液中進行。以電解氯化銅為例以電解氯化銅為例實驗：實驗：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極：有氣泡，陽極：有氣泡，有刺激性氣味，

6、并能有刺激性氣味，并能使使 濕潤的濕潤的KI-淀淀 粉試粉試紙變藍（紙變藍（Cl2) 陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣銅銅CuCl2溶液溶液實驗分析實驗分析：通電前：通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況分析電解質(zhì)溶液中的離子情況 陽離子陽離子：H+、Cu2+ 陰離子陰離子：OH-、Cl- 做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電） （1）確定電極名稱：）確定電極名稱： 陽極陽極（接電源正極）（接電源正極） 陰極陰極（接電源負極）（接電源負極） （3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng)）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng): 陽離子移向陰

7、極放電，陰離子移向陽極放電陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電 陽極陽極：2Cl-_ 2e- =Cl2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 陰極陰極：Cu2+2e- =Cu 還原反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：總反應(yīng)：（2）判斷離子的放電順序：）判斷離子的放電順序： 陽離子陽離子：Cu2+H+ 陰離子陰離子：Cl-OH-（4）分析電解質(zhì)溶液的變化情況：）分析電解質(zhì)溶液的變化情況： 氯化銅溶液濃度降低氯化銅溶液濃度降低 CuCl2 Cu+Cl2 電解電解離子放電順序離子放電順序： 活性電極：活性電極：金屬在陽極失電子金屬在陽極失電子被氧被氧化成陽離子進人溶液，化成陽離子進人溶液，陰離子不能在電極陰離子不能在電極上放電。上放

8、電。 惰性電極惰性電極(Pt(Pt、AuAu、石墨、鈦等、石墨、鈦等) )時：時：溶液中陰離子的放電順序是：溶液中陰離子的放電順序是：S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等等 含氧酸根離子）含氧酸根離子）F-陽極陽極：陰極陰極: :無論是惰性電極還是活性電極都不參與電無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是陽離子在陰極上放電順序是：電解規(guī)律陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣銅銅實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原CuCl2 陽極：陽極：2Cl-2 e- =Cl2陰極

9、：陰極：Cu2+ 2e-=2Cu減減小小增大增大CuCl2CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 電解屬于電解屬于電解電解質(zhì)本電解質(zhì)本身型身型陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣氫氫氣氣陽極陽極: 4OH- 4e- =2H2O+O2 陰極陰極: 4H + 4e- =2H2 變大變大不不變變Na2SO4溶液溶液濃度濃度 加加H2O電解電解2H2O 2H2 + O2 實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) PH值值復(fù)原復(fù)原Na2SO4 屬于電解屬于電解水型水型陽極陽極陰極陰極氯氯氣氣氫氫氣氣實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng) 濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原NaCl 陽極陽極: 2Cl- 2e-= Cl 2陰極陰極: 2H + 2e-

10、 = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解減小減小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液屬于放氫屬于放氫氣生成堿氣生成堿型型實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng)濃度濃度PH值值復(fù)原復(fù)原CuSO4陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣銅銅陽極陽極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 陰極：陰極：Cu2+ 2e- = Cu減小減小減小減小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解屬于放氧屬于放氧氣生成酸氣生成酸型型電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié)電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié) 陽極：陽極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 與與區(qū)：

11、電解本身型區(qū)：電解本身型 如如CuCl2 、HCl與與區(qū)：放氫生堿型區(qū)：放氫生堿型 如如NaCl與與區(qū)：放氧生酸型區(qū)：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3與與區(qū)：電解水型區(qū)：電解水型 如如Na2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH陰極：陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+電解方程式的書寫電解方程式的書寫：1.熔融電解熔融電解：例：電解熔融的例：電解熔融的NaCl陽極陽極：2Cl 2e = Cl2陰極陰極：2Na+ +2e- =2Na 2NaCl (熔融熔融) 2Na+Cl2 通電2.溶液電解溶液電解： CuCl2 Cu+Cl2 電解電解2NaCl+

12、2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解電解 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水反應(yīng)原理電解飽和食鹽水反應(yīng)原理思考思考:（1）電解池的兩極各產(chǎn)生什）電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象么現(xiàn)象?若在兩極附近均滴加若在兩極附近均滴加酚酞試液，會有什么現(xiàn)象酚酞試液，會有什么現(xiàn)象?（2）怎樣初步檢驗兩極產(chǎn)物）怎樣初步檢驗兩極產(chǎn)物的生成的生成?（3）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。種現(xiàn)象的原因。 在在U型管里裝入飽和食型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽鹽水，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極。極，一根鐵棒作陰

13、極。接通直流電源接通直流電源實驗裝置實驗裝置1.電解食鹽水電解食鹽水現(xiàn)象：現(xiàn)象：陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)耜枠O：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸蹪櫟牡矸跭I溶液變藍溶液變藍陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅酚酞溶液變紅實驗裝置實驗裝置陽極：陽極：2Cl-2e- =Cl2陰極：陰極：2H+2e- =H2總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2 +Cl2 通電通電+Cl2Cl2Cl H2Na+H+OH 淡鹽水淡鹽水NaOH溶液溶液精制飽和精制飽和NaCl溶液溶液H2O(含少量含少量NaOH)陽離子交換膜陽離子交換膜 陽極陽極金屬金屬鈦網(wǎng)鈦網(wǎng)陰極陰極碳鋼碳鋼網(wǎng)網(wǎng)陽陽極極室室陰

14、陰極極室室（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陰極：碳鋼 陽極：鈦陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰，把電解槽隔成陰極室和陽極室。極室和陽極室。 （2）離子交換膜的作用：）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 ，而影響，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè)氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿離子交換膜法制燒堿粗鹽的成份：粗鹽的成份： 泥沙、泥沙、C

15、a2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會與雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜精制食鹽水精制食鹽水雜質(zhì)的除去過程：雜質(zhì)的除去過程：粗鹽水粗鹽水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制精制鹽水鹽水)SO(BaCl242除過量)(除泥沙及沉淀過濾)Ba.Ca(CONa2232除過量)CO(23除適量鹽酸)Mg.Ca(22除陽離子交換塔)Fe.Mg(NaOH32除過量2.2.銅的電解精煉銅的電解精煉粗銅粗銅 含雜質(zhì)含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等等)陽極陽極： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn