高中化学选修4课件：第四章 第三节《电解池》2 《电解原理的应用》

欢迎进入化学课堂 第三节电解池 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 2H2O O2 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 巩固练习 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 二 电解原理的应用 电解饱和食盐水反应原理 在U型管里装入饱和食盐水 用一根碳棒作阳极 一根铁棒作阴极 接通直流电源 思考 1 电解池的两极各产生什么现象 若在两极附近均滴加酚酞试液 会有什么现象 2 怎样初步检验两极产物的生成 3 结合教材 分析产生这种现象的原因 实验装置 1 电解食盐水 现象 阳极 有气泡产生 使湿润的淀粉 KI溶液变蓝阴极 有气泡产生 滴加酚酞溶液变红 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 总式 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 条件 通电 实验装置 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 Cl2 Cl2 Cl H2 H OH 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O 含少量NaOH 离子交换膜 阳极室 阴极室 粗盐的成份 泥沙 Ca2 Mg2 Fe3 SO42 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Ca2 Mg2 精制盐水 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 ZnFeNiAgAu等 纯铜 粗铜 阳极 Zn Zn2 2e Fe Fe2 2e Ni Ni2 2e Cu Cu2 2e ZnFeNiCuAgAu 阴极 Cu2 2e Cu 阳极泥 问 电解完后 CuSO4溶液的浓度有何变化 CuSO4溶液 3 电镀 电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 它是电解原理的又一重要应用 电镀可以使金属更加美观耐用 增强防锈抗腐能力 例如 钢铁是人们最常用的金属 但钢铁有个致命的缺点 就是它们易被腐蚀 防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属 如锌 铜 铬 镍等 电镀 电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 电极 阳极 镀层金属或惰性电极阴极 待镀金属制品 电镀液 含有镀层金属离子的电解质溶液 溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小 4 冶炼铝 阳极 6O2 12e 3O2 阴极 4Al3 12e 4Al 原理 助熔剂 冰晶石 Na3AlF6六氟合铝酸钠 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AlCl3 冶炼铝设备图 烟罩 电解池 电解精炼池 电镀池的比较 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 1 a b哪一极为正极 2 若要给铁叉镀锌 a极选用什么材料 选择何种溶液 3 若要给铁叉镀金 a极选用什么材料 选择何种溶液 思考 e 金属性强弱的判断已知 M N2 M2 N Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐 阴极先析出M N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液 电极反应 E2 2e E N 2e N2 则四种金属活泼性由强到弱为 答案 P M N E 工业上采用Fe C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO41 电解时 应以作阴极 电解过程中阴极附近溶液pH将会 2 阳极反应式为 3 总电解反应式为 2K2MnO4 2H2O 2KMnO4 2KOH H2 答案 Fe增大MnO42 e MnO4 电解计算 电子守恒法例一 铂电极电解1LCu NO3 2和KNO3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 2H2O O2 阴极Cu2 2e Cu 2H 2e H2 阳极转移电子的物质的量为 0 5 4 2mol 消耗4OH 2mol 即产生H 2mol 阴极生成0 5molH2 消耗H 1mol 所以溶液中C H 1mol LpH 0生成H2转移的电子 0 5 2 1mol 故还有1mole 用于还原Cu2 可析出铜为0 5mol O2 2Cu 4Ag 4H 2H2 2Cl2 4OH 计算关系式 例二 用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液 通电一段时间后 两极均收集到2 24L 标况 气体 则原混合液中Cu2 的物质的量浓度为 A 1mol LB 2mol LC 3mol LD 4mol L A 阳极O2为0 1mol 电子为0 4mol 则H2为0 1mol 所以Cu为0 1mol 浓度为A 例三 某硝酸盐晶体化学式为M NO3 x nH2O 式量为242 将1 21g该晶体溶于水配成100mL溶液 用惰性电极进行电解 当有0 01mol电子转移时 溶液中金属离子全部析出 此时阴极增重0 32g 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 Mx xe M0 005mol0 01mol0 32g 所以 x 2 M 64 n 3 产生H 为0 01mol pH 1 1 右图中x y分别是直流电源的两极 通电后发现a极板质量增加 b极板处有无色无臭气体放出 符合这一情况的 A 练习 2 根据金属活动顺序表 Cu不能发生如下反应 Cu 2H2O Cu OH 2 H2 但选择恰当电极材料和电解液进行电解 这个反应就能变为现实 下列四种电极材料和电解液中 能实现该反应最为恰当的是 B 3 德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖 但该方法须在高温高压催化剂 否则难以自发进行 2000年希腊化学家斯佳在 科学 杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570 的电解池 如图 氢氮在电极上合成氨 而且转化率高于哈伯法的五倍 达到80 该电解池采用了能传导某种离子 H Li F O2 的固体复合氧化物为电解质 简称SCY 吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极 写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式 固体复合氧化物 4 在如下的装置中进行电解 并已知铁极的质量减小11 2克 1 A是电源的极 2 电解过程中 电路中通过摩电子 3 Ag极的电极反应是 析出物质是克 4 Cu a 的电极反应是 5 Cu b 的电极反应是 5 按照下图接通线路 反应一段时间后 回答下列问题 假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行 1 U型管内发生什么现象 写出有关反应的化学方程式 2 在Ab烧杯中发生什么现象 3 如果小烧杯中有0 508克碘析出 问大烧杯中 负极减轻多少克 6 按下图的装置进行电解实验 A极是铜锌合金 B极为纯铜 电解质中含有足量的铜离子 通电一段时间后 若A极恰好全部溶解 此时B极质量增加7 68克 溶液质量增加0 03克 则A合金中Cu Zn原子个数比为A4 1B3 1C2 1D任意比 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全