[高二理化生]《电解原理的应用》好课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电解反应实例,实例,被电解物质,电解产物,化学方程式,镁的制取,熔融氯化镁,氯气,金属镁,MgCl,2,Mg+Cl,2,铝的制取,熔融氧化铝,氧气,金属铝,2Al,2,0,3,4Al+30,2,钠的制取,熔融氯化钠,氯气,金属钠,2NaCl 2Na+Cl,2,氯碱工业,食盐水,氢氧化钠,氯气,氢气,2NaCl+2H,2,0 2Na0H+H,2,+Cl,2,通电,通电,通电,通电,电解反应实例实例被电解物质电解产物化学方程式镁的制取熔融氯化,写出电解饱和食盐水的电极反应,：,阴极：,阳极：,总反应方程式：,2H,+,+2e,-,H,2,2Cl,-,-2e,-,Cl,2,2H,2,O+2NaCl,H,2,+Cl,2,+2NaOH,电解,l,2,2,NaOH,2Cl,-,+2H,2,O Cl,2,+H,2,+2OH,-,通电,写出电解饱和食盐水的电极反应：阴极：2H+2e,1、,电解池,：,把电能转化为化学能的装置。,电解池,电解：,使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应的过程，叫做电解。,与电源正极相连,阳极,与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,阴极,C,C,CuCl,2,溶液,1、电解池：把电能转化为化学能的装置。电解池电解：使直流电,2,构成电解池的条件,是电能转变为化学能的装置！,直流电源；,与电源,负极,相连的电极为,阴极,与电源,正极,相连的电极为,阳极,与电源相连的两极,电解质溶液或熔融电解质；,形成闭合回路。,C,C,CuCl,2,溶液,2 构成电解池的条件 是电能转变为化学能的装置！直流电源,3,、电解池的工作原理,阴极：,阳极：,氧化反应,电子流出,失电子,还原反应,得电子极,电子流入,3、电解池的工作原理阴极：阳极：氧化反应电子流出失电子还,4、,电子的流向,:,电子从电源的,负极,流到电解池的,阴极,，再从,阳极,流回电源,正极,。,（注：电子只在导线上移动，不能在溶液中移动）,5、,溶液中离子移动的方向,:,阳离子,向,阴极,移动,阴离子,向,阳极,移动,.,惰性电极与活性电极：,惰性电极,(,铂、金、石墨,),：,仅仅导电，不参与反应,活性电极（除铂、金外的金属）：,既可以导电、又可以参与电极反应,4、电子的流向:电子从电源的负极流到电解池的阴极，再从,电解氯化铜溶液微观模拟,电解氯化铜溶液微观模拟,电解,CuCl,2,溶液,分析：,1,、溶液中存在哪些离子？通电后向哪个方向移动？,2,、分析闭合开关后，外电路的电子移动，想一想阴极的电子给了谁？从阳极流出的电子来自于谁？试写两极反应时。,现象：,与电源负极相连,石墨,（阴极）,-,有红色物质出；,与电源正极相连石墨,（阳极）,-,有使湿润淀粉,KI,试纸变蓝的气体放出。,电解CuCl2溶液分析：现象：,阳极：,(Cl,-,、,OH,-,）,阴极：,(Cu,2+,、,H,+,),CuCl,2,Cu+Cl,2,电解,2Cl,-,2e,-,Cl,2,Cu,2+,2e,-,Cu,总反应式：,（,氧化反应）,（还原反应）,阳极：(Cl-、OH-）阴极：(Cu2+、H+)CuCl2,电极产物反思,为什么不是氧气呢？,为什么不产生氢气呢？,说明：得失电子的能力不同,失电子能力：,Cl,-,OH,-,得电子能力：,Cu,2+,H,+,放电,能力,放电,次序,电极产物反思为什么不是氧气呢？为什么不产生氢气呢？说明：得失,离子放电顺序,（,1,）电解池阴极,阳离子放电能力（得电子能力）逐渐增强,K,+,Ca,2+,Na,+,Mg,2+,Al,3+,H,+,（,水中,）,Zn,2+,Fe,2+,Pb,2+,H,+,（,酸中,）,Cu,2+,Hg,2+,Ag,+,（,2,）电解池阳极,（,Fe Cu Ag,等金属）,Cl,OH,含氧酸根,阴离子放电（失电子）能力：,逐渐减弱,离子放电顺序（1）电解池阴极阳离子放电能力（得电子能力）逐,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，,【,思考,】,“,实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时,pH,值的变化如下图曲线：,（,1,）电解前氯化铜溶液的,pH,值处于,A,点位置的原因是什么？,（,2,）“实验派”的实验结论是,，该观点的理由是（从化学原理上加以简述）,:,随着电解的进行,溶液的,pH,下降,.,生成的氯气溶于水使溶液酸性增强,.,氯化铜为强酸弱碱盐,铜离子水解使溶液呈酸性,.,【思考】“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电,二、电解原理的应用,二、电解原理的应用,一、氯碱工业,（,1,）原理,Fe(,),阴极放电能力：,H,Na,+,电极反应,:,C(+),阳极,放电能力：,Cl,OH,电极反应,:2Cl,2e Cl,2,总反应离子方程式：,2H,2,O+2e H,2,+2OH,2Cl,+2H,2,O Cl,2,+H,2,+2OH,通电,C,Fe,一、氯碱工业（1）原理Fe()阴极放电能力：C(+),离子交换膜法电解原理,离子交换膜法电解原理,（,2,）食盐水的精制,:,1,、精制的要求,:,除去粗盐中的,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,2,、精制的原因,:,a.,防止制得的成品烧碱中混有杂质,.,b.,防止电解过程中产生,Mg(OH),2,等难溶性杂质,堵塞石棉隔膜孔隙,.,（2）食盐水的精制:1、精制的要求:除去粗盐中的Ca2+、M,（,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,+,氯碱工业：,离子交换膜法制烧碱,2Cl-2e-Cl22H+2e-,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,:,把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润,KI,淀粉试纸变蓝色,.,总化学方程式：,+,Cl,2,Cl,-,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,+Cl2Cl-ClH2Na+H+OH淡盐水NaOH溶液,(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,:,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,第一个问,(1),生产设备名称：阳离子交换膜电解槽,阳离子交换膜：只允许阳离子通过，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,Cl,2,和,H,2,混合而引起爆炸,b,、避免,Cl,2,与,NaOH,反应生成,NaClO,影响,NaOH,的产量。,(1)生产设备名称：阳离子交换膜电解槽,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？,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题,:,提示：第二个问题：精制食盐水 由于粗盐中含有泥沙,粗盐的成份：,泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜,精制食盐水,杂质的除去过程：,粗盐水,含少量,Ca,2+,.Mg,2+,精制盐水,粗盐的成份：精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水 含少量Ca,Zn,2+,二、铜的电解精炼,阳极：,Cu,-,2e,-,Cu,2,阴极：,Cu,2+,+2e,-,Cu,杂质比铜活泼的,Zn,、,Fe,等：,Zn,2e,-,Fe,2e,-,Fe,2+,活泼性在铜之后的银、金等：,还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。,电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小。,+,Zn2+二、铜的电解精炼阳极：Cu-2e-C,精炼铜,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,),请设计一装置图，标明电极材料，电解质溶液,纯铜,粗铜,阳极：,Zn-2e,-,Zn,2+,Fe 2e,-,Fe,2+,Ni-2e,-,Ni,2+,Cu-2e,-,Cu,2+,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？,略,CuSO,4,溶液,精炼铜一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、,想一想？,如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。,阴极,某铁制品,阳极,金属银,电镀液,含有硝酸银的溶液,阳极：,Ag,Ag,+,+e,-,阴极：,Ag,+,e,Ag,想一想？如果要在某铁制品表面镀上一层银，,三、电镀,1,、定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,2,、目的：,4,、电镀的特点：,3,、电镀材料的选择：,阴极,镀件,电镀液,含有镀层金属离子的溶液,阳极,镀层金属,使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。,1,）,阳极本身参加电极反应,2,）,电解质溶液的浓度保持不变,三、电镀1、定义：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它,四、电冶金,（,1,）制取金属钠,电解熔融氯化钠,阳极：,2Cl,-,-2e,-,Cl,2,阴极：,2Na,+,+2e,-,2Na,总反应：,通电,2NaCl,2Na+Cl,2,四、电冶金（1）制取金属钠电解熔融氯化钠阳极：2Cl-,（,2,）制取金属铝,电解熔融氧化铝,阳极：,6,O,2,-,-12e,-,3O,2,阴极：,4Al,3,+,+12e,-,4Al,总反应：,通电,2Al,2,O,3,4Al+3O,2,注意：,反应过程中使用冰晶石,(Na,3,AlF,6,),作为,熔剂，使,Al,2,O,3,在较低的温度下熔化,（2）制取金属铝电解熔融氧化铝阳极：6O2-12e,例,1,（,2007,上海）某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是,A.,铅笔端作阳极，发生还原反应,B.,铂片端作阴极，发生氧化反应,C.,铅笔端有少量的氯气产生,D.a,点是负极，,b,点是正极,D,祝你成功,例1（2007 上海）某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实,例,2.,如图装置，用离子交换膜法电解饱和食盐水制烧