第四章 第3節(jié) 電解池(第2課時)

2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)1第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池第2課時新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列選修4化學(xué)反應(yīng)原理2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)2（1）在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。通電后，在電場的作用下，

向陰極移動，

向陽極移動。在陽極，由于

容易失去電子，被氧化生成

。陽極方程式：

;（2）在陰極，由于

容易得到電子被還原生成

．使H2O電離向右移動，因此陰極

濃度增大，PH

。陰極方程式：

。

2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+1、氯堿工業(yè)

電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣。電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)3總化學(xué)方程式：

;總離子方程式:

。(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類？

陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陽極:產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍色.陰極:產(chǎn)生無色、無味氣體電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)4(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),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.第一個問題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題:電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)5（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。（2）離子交換膜的作用：a、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，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)6－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)7提示：第二個問題：精制食鹽水

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)計一個合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1、用什么方法除去泥沙？電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)8泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降除泥沙略過量BaCl2

溶液除SO42-略過量Na2CO3

溶液除Ca2+.

Ba2+

略過量NaOH溶液除Fe3+,

Mg2+

適量HCl溶液調(diào)節(jié)PH除CO32-、OH-電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)92、銅的電解精煉⑴、粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅－CuSO4溶液⑵、粗銅的精煉以粗銅為陽極，以純銅為陰極，以CuSO4溶液為電解液進行電解陽極：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+

陰極：

Cu2++2e－＝Cu電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)102.銅的電解精煉

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。粗銅含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽極：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-→Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)113、電鍍⑴、概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程。⑵、電鍍池形成條件+鍍件鍍層金屬－含鍍層金屬離子的鹽溶液①、鍍件作陰極②、鍍層金屬作陽極③、含鍍層金屬陽離子的鹽溶液作電解液⑶、電鍍的特點電鍍液的組成及酸堿性保持不變電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)124、電冶金（冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等）制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。通直流電后，陽極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑結(jié)論：電解法是冶煉金屬的一種重要方法，是最強有力的氧化還原的手段。電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)13電解熔融氯化鈉制鈉電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)144、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鎂、鋁等活潑金屬的方法）制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽極：6O2-

－12e-==3O2↑陰極：4Al3++12e-==4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)15陽極：6O2--12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al冶煉鋁通電總式：2Al2O34Al+3O2↑原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)16冶煉鋁設(shè)備圖陽極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)17KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu冶煉方法電解法熱分解法熱還原法關(guān)于金屬冶煉的補充知識1、電解法(K—Al)2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)====4Al+3O2↑電解2、還原法(Zn—Cu)常用還原劑有：C、CO、H2、Al等3、熱分解法(Hg—Ag)2HgO===2Hg+O2↑△2AgNO3===2Ag+2NO2↑+O2↑△電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)18原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律若無外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看”先看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中后看回路：形成閉合回路或兩極接觸若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同，則為電鍍池，其余情況為電解池。討論：比較電解池和原電池的異同~~~~~~電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)19裝置原電池電解池實例

原理

形成條

電極名稱

電子流向

電流方向

電極反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)化

應(yīng)用

發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流電流通過引起氧化還原反應(yīng)兩個電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)電源、電極（惰性或非惰性）、電解質(zhì)（水溶液或熔融態(tài)）

由電極本身決定正極：流入電子負極：流出電子

由外電源決定陽極：連電源正極

陰極：連電源負極（外電路）負極→正極

電源負極→陰極→陽極→電源正極（外電路）正極→負極電源正極→陽極→陰極→電源負極負極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H++2e-

=H2↑（還原原應(yīng)）

陽極：2CI--2e-=CI2

↑(氧化反應(yīng))陰極:Cu2++2e-=Cu(還原反應(yīng))化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能設(shè)計電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池電解氯化銅電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)20電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)211、池型的判斷有外加電源一定為電解池，無外加電源一定為原電池；多池組合時，一般含活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動下的電解池。小結(jié)：一、原電池與電解池的比較及判斷：3、電解池放電順序的判斷陽極放電：

1）惰性電極：則溶液中陰離子放電。

2）非惰性電極：電極材料首先失電子。陰極放電：電極材料受保護，溶液中陽離子放電。2、電極的判斷原電池，看電極材料，電解池看電源的正負極。電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)224、判斷溶液的pH變化：先分析原溶液的酸堿性，再看電極產(chǎn)物。（1）如果只產(chǎn)生氫氣而沒有氧氣，只pH變大；

（2）如果只產(chǎn)生氧氣而沒有氫氣，只pH變??；（3）如果既產(chǎn)生氫氣又產(chǎn)生氧氣

①若原溶液呈酸性則pH減?。虎谌粼芤撼蕢A性pH增大；③若原溶液呈中性pH不變。電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)23①電極：陽極——鍍層金屬陰極——待鍍金屬制品小結(jié)：二、電解池的應(yīng)用----電鍍及氯堿工業(yè)待鍍制品銅片硫酸銅溶液②電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。③電解質(zhì)溶液：溶液中CuSO4的濃度保持不變。1、電鍍電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)24⒉氯堿工業(yè)原理氯堿工業(yè)（離子膜法）+－精制飽和NaCl淡鹽水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHCl－Cl2H+OH－Na+Na+交換膜電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)25電解計算——電子守恒法例1：鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量。解析：陽極4OH--4e-=2H2O+O2↑

陰極Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑

陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即產(chǎn)生H+2mol.

陰極生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0

生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.5×2=1mol,故還有1mole-

用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol.電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)26O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－計算關(guān)系式：例2：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（）

A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A電解原理的應(yīng)用2023/1/14巴東縣第三高級中學(xué)27例3：某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)x·nH2O，式量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進行電解。當(dāng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求：①金屬M的相對原子質(zhì)量及x、n值；②電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。

Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3產(chǎn)生H+為0.01mol，pH=1電