资源描述
Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,江西省教育信息技术研究“十二五”规划,2012,年度课题,基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究,（课题编号：,GDK-2012-G-72883,）,主持人：桂耀荣,2024/9/24,1,第四章 电化学基础,第三节 电解池,第,2,课时,新课标人教版高中化学课件系列,选修,4,化学反应原理,2024/9/24,2,（,1,）在,NaCl,溶液中,NaCl,电离出,，,H,2,O,电离出,。,通电后，在电场的作用下，,向阴极移动，,向阳极移动。,在阳极，由于,容易失去电子，被氧化生成,。,阳极方程式：,;,（,2,）在阴极，由于,容易得到电子被还原生成,使,H,2,O,电离向右移动，因此阴极,浓度增大，,PH,。,阴极方程式：,。,2Cl,-,- 2e,-,= Cl,2,2H,+,+ 2e,-,= H,2,Na,+,、,Cl,-,H,+,、,OH,-,Cl,-,、,OH,-,Cl,-,Cl,2,H,+,H,2,OH,-,增大,Na,+,、,H,+,1,、氯碱工业,电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,电解原理的应用,2024/9/24,3,总化学方程式：,;,总离子方程式,:,。,(3),电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：,_,，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为,红色,阳极,:,产生,刺激,气体使湿润,KI,淀粉试纸变蓝色,.,阴极,:,产生,无色、无味气体,电解原理的应用,2024/9/24,4,(2),避免生成物,H,2,和,Cl,2,混合,因为,:,.,(1),避免,Cl,2,接触,NaOH,溶液会反应,使产品不纯,反应方程式,:,.,第一个问题,:,Cl,2,+2 NaOH =NaCl + NaClO + H,2,O,混合遇火或遇强光爆炸,解决,方法,:,使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,电解原理的应用,2024/9/24,5,（,1,）生产设备名称：离子交换膜电解槽,阴极：碳钢 阳极：钛,阳离子交换膜：只允许阳离子通过,(Cl,、,OH,离子和气体不能通过,),，把电解槽隔成阴极室和阳极室。,（,2,）离子交换膜的作用：,a,、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；,b,、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量。,氯碱工业,:,离子交换膜法制烧碱,电解原理的应用,2024/9/24,6,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH,溶液,精制饱和,NaCl,溶液,H,2,O,（含少量,NaOH,）,离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,电解原理的应用,2024/9/24,7,提示：,第二个问题：精,制,食盐水,由于粗盐中含有泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？,3,、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个,合理的顺序逐一除杂吗？,2,、用什么试剂除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,1,、用什么方法除去泥沙？,电解原理的应用,2024/9/24,8,泥沙,、,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,Na,+,、,Cl,-,、,.Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,引入,Ba,2+,Na,+,、,Cl,-,、,Ca,2+,、,Ba,2+,、,引入,OH,-,Na,+,、,Cl,-,、,CO,3,2-,、,OH,-,Na,+,、,Cl,-,沉降,除泥沙,略过量,BaCl,2,溶液,除,SO,4,2-,略过量,Na,2,CO,3,溶液,除,Ca,2+,.,Ba,2+,略过量,NaOH,溶液,除,Fe,3+,Mg,2+,适量,HCl,溶液,调节,PH,除,CO,3,2-,、,OH,-,电解原理的应用,2024/9/24,9,2,、铜的电解精炼,、粗铜所含的杂质,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Ag,、,Au,等,+,纯铜,粗铜,CuSO,4,溶液,、粗铜的精炼,以粗铜为阳极，以纯,铜为阴极， 以,CuSO,4,溶液,为电解液进行电解,阳极：,Zn,2e,Zn,2+,Fe,2e,Fe,2+,Ni,2e,Ni,2+,Cu,2e,Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e,Cu,电解原理的应用,2024/9/24,10,2.,铜的电解精炼,一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。,粗铜,含杂质,(Zn Fe Ni Ag Au,等,),纯铜,粗铜,阳极：,Zn Zn,2+,2e,-,Fe Fe,2+,2e,-,Ni, Ni,2+,2e,-,Cu,Cu,2+,2e,-,Zn Fe Ni,Cu,Ag Au,阴极,:,Cu,2+,+ 2e,-, Cu,阳极泥,问：电解完后，,CuSO,4,溶液的浓度有何变化？,CuSO,4,溶液,电解原理的应用,2024/9/24,11,3,、电镀,、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层,其它金属或合金的过程。,、电镀池形成条件,+,镀件,镀层金属,含镀层金属离子的盐溶液,、,镀件作阴极,、,镀层金属作阳极,、,含镀层金属阳离子,的盐溶液作电解液,、电镀的特点,电镀液的组成及酸碱性保持不变,电解原理的应用,2024/9/24,12,4,、电冶金,（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,通直流电后，,阳极：,2Cl,-,2e,-,= Cl,2,阴极：,2Na,+,+ 2e,-,= 2Na,总反应：,2NaCl(,熔融,),2Na + Cl,2,结论：,电解法是冶炼金属的一种重要方 法，是,最强有力的氧化还原,的手段。,电解原理的应用,2024/9/24,13,电解熔融氯化钠制钠,电解原理的应用,2024/9/24,14,4,、电冶金,（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的,方法）,制取金属铝,电解熔融状态的氧化铝。,阳极：,6O,2,-,12e,-,= 3O,2,阴极：,4Al,3,+,+ 12e,-,= 4Al,总反应：,2Al,2,O,3,(,熔融,),4Al + 3O,2,冰晶石,电解原理的应用,2024/9/24,15,阳极：,6O,2-,-12 e,-,=3O,2,阴极：,4Al,3+,+ 12e,-,=4Al,冶炼铝,通电,总式：,2Al,2,O,3,4Al+3O,2,原理,:,助熔剂：冰晶石（,Na,3,AlF,6,六氟合铝酸钠）,阳极材料,(,碳,),和熔融氧化铝需要定期补充,思考,:,工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用,AlCl,3,?,电解原理的应用,2024/9/24,16,冶炼铝设备图,阳极,C,电解质,烟罩,熔融态铝,钢壳,钢导电棒,阴极,C,耐火材料,电解原理的应用,2024/9/24,17,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,冶炼,方法,电解法,热分解法,热还原法,关于金属冶炼的补充知识,1,、电解法,(KAl),2NaCl,(,熔融,),=2Na + Cl,2,电解,2Al,2,O,3,(,熔融,),=4Al + 3O,2,电解,2,、还原法,(ZnCu),常用还原剂有：,C,、,CO,、,H,2,、,Al,等,3,、热分解法,(HgAg),2HgO = 2Hg + O,2,2AgNO,3,= 2Ag + 2NO,2,+ O,2,电解原理的应用,2024/9/24,18,原电池、电解池、电镀池判定规律,若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原,电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”,先看电极：两极为导体且活泼性不同,再看溶液：两极插入电解质溶液中,后看回路：形成闭合回路或两极接触,若有外接电源，两极插入电解质溶液中，,则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质,溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情,况为电解池。,讨论：,比较电解池和原电池的异同,电解原理的应用,2024/9/24,19,装置,原电池,电解池,实例,原理,形成条,电极名称,电子流向,电流方向,电极反应,能量转化,应用,发生氧化还原反应，从而形成电流,电流通过引起氧化还原反应,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、,自发发生氧化还原反应,电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）,由电极本身决定,正极,：流入电子,负极,：流出电子,由外电源决定,阳极,：,连电源正极,阴极,：,连电源负极,（外电路）负极 正极,电源负极阴极阳极电源正极,（外电路）正极负极,电源正极阳极阴极电源负极,负极：,Zn - 2e,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极：,2H,+,+ 2e,-,=H,2,（还原原应）,阳极：,2 CI,-,- 2e,-,= CI,2,(,氧化反应,),阴极,:,Cu,2+,+ 2e,-,= Cu,(,还原反应,),化学能 电能,电能化学能,设计电池、金属防腐,氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼,铜锌原电池,电解氯化铜,电解原理的应用,2024/9/24,20,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,定义,形成,条件,电极,名称,电极,反应,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。,两电极接直流电源,电极插人电解质溶液,形成闭合回路,镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极,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。,不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极,电解质溶液须待提纯金属的离子,阳极：不纯金属；,阴极：纯金属,阳极：氧化反应,阴极：还原反应,电解原理的应用,2024/9/24,21,1,、池型的判断,有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。,小结：一、原电池与电解池的比较及判断：,3,、电解池放电顺序的判断,阳极放电：,1,）惰性电极：,则溶液中阴离子放电。,2,）非,惰性电极,：电极材料首先失电子。,阴极放电：,电极材料受保护，溶液中阳离子放电。,2,、电极的判断,原电池，看电极材料，电解池看电源的正负极。,电解原理的应用,2024/9/24,22,4,、判断溶液的,pH,变化：,先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。,（,1,）如果只产生氢气而没有氧气，只,pH,变大；,（,2,）如果只产生氧气而没有氢气，只,pH,变,小；,（,3,）如果既产生氢气又产生氧气,若原溶液呈酸性则,pH,减小；,若原溶液呈碱性,pH,增大；,若原溶液呈中性,pH,不变。,电解原理的应用,2024/9/24,23,电极： 阳极,镀层金属 阴极,待镀金属制品,小结：二、电解池的应用,-,电镀及氯碱工业,待镀制品,铜片,硫酸铜溶液,电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。,电解质溶液：溶液中,CuSO,4,的浓度保持不变。,1,、,电镀,电解原理的应用,2024/9/24,24,氯碱工业原理,氯碱工业（离子膜法）,+,精制饱和,NaCl,淡盐水,Cl,2,H,2,NaOH,溶液,H,2,O,含少量,NaOH,Cl,Cl,2,H,+,OH,Na,+,Na,+,交换膜,电解原理的应用,2024/9/24,25,电解计算,电子守恒法,例,1,：铂电极电解,1LCu(NO,3,),2,和,KNO,3,混合溶液,通电一段时间,两极均产生,11.2L(S.T.P),气体,.,求电解后溶液的,pH,并确定析出铜的物质的量。,解析：阳极,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极,Cu,2+,+2e,-,=Cu 2H,+,+2e,-,=H,2,阳极转移电子的物质的量为,: 0.54 = 2mol,消耗,4OH,-,2mol,即产生,H,+,2mol.,阴极生成,2,消耗,H,+,1mol;,所以溶液中,C(H,+,)=1mol/L pH=0,生成,H,2,转移的电子,:0.52=1mol,故还有,1mole,-,用于还原,Cu,2+,可析出铜为,0.5mol.,电解原理的应用,2024/9/24,26,O,2,2Cu,4Ag,4H,2H,2,2Cl,2,4OH,计算,关系式：,例,2,：,用石墨电极电解,100mL H,2,SO,4,与,CuSO,4,的混合液，通电一段时间后，两极均收集到（标况）气体，则原混合液中,Cu,2+,的物质的量浓度为（ ）,A,阳极,O,2,为，电子为,则,H,2,为，所以,Cu,为，浓度为,A,电解原理的应用,2024/9/24,27,例,3,：,某硝酸盐晶体化学式为,M(NO,3,),x,n,H,2,O,，式量为,242,，将该晶体溶于水配成,100mL,溶液，用惰性电极进行电解。当有,0.01 mol,电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重。求：,金属,M,的相对原子质量及,x,、,n,值；,电解溶液的,pH,（溶液体积仍为,100mL,）。,M,x,+,+,x,e,-,= M,所以：,x,= 2,；,M = 64,；,n,= 3,产生,H,+,为，,pH=1,电解原理的应用,2024/9/24,28,（,2,）对该装置的有关叙述正确的是,A. P,是电源的正极,B. F,极上发生的反应为：,4OH,-,- 4e,-,=2H,2,O+O,2,C.,电解时，甲、乙、丙三池中，除,E,、,F,两极外，其余电,极均参加了反应,D.,通电后，甲池的,PH,减小，而乙、丙两池溶液的,PH,不变,B,1,、如图所示：,通电后,A,极上析出,Ag (1),判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极名称，并分别书写电极反应式,随堂练习,电解原理的应用,2024/9/24,29,2,、下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）,A,把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡,B,把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁,C,把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快,D,与电源负极相连的是电解槽的阴极,B,电解原理的应用,2024/9/24,30,3,、在,50mL 0.2 mol/L,的硫酸铜溶液中插入两个电,极，通电电解,(,不考虑水分蒸发,),，则：,若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶,质浓度将怎样变化 。,若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是,如果两极均为铜片且不考虑,H+,在阴极上放电,当电路中有,0.01mol,电子通过时，阴极增重,g,，,阴极上的电极反应式是 。,不变,Zn,2e,Zn,2+,Cu,2+,+2e,Cu,电解原理的应用,2024/9/24,31,Thanks,谢谢您的观看！,2024/9/24,32,
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