高中化学 第四章 第三节 电解池（第2课时）课件 新人教版选修4.ppt

第四章电化学基础 第三节电解池 第2课时 选修4化学反应原理 1 在NaCl溶液中 NaCl电离出 H2O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H2O电离向右移动 因此阴极浓度增大 PH 阴极方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Na Cl H OH Cl OH Cl Cl2 H H2 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 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 2 避免生成物H2和Cl2混合 因为 1 避免Cl2接触NaOH溶液会反应 使产品不纯 反应方程式 第一个问题 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 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 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 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 电解原理的应用 提示 第二个问题 精制食盐水 电解原理的应用 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 略过量BaCl2溶液 除SO42 略过量Na2CO3溶液 除Ca2 Ba2 略过量NaOH溶液 除Fe3 Mg2 适量HCl溶液 调节PH除CO32 OH 电解原理的应用 2 铜的电解精炼 粗铜所含的杂质 Zn Fe Ni Ag Au等 粗铜的精炼 以粗铜为阳极 以纯铜为阴极 以CuSO4溶液为电解液进行电解 阳极 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 阴极 Cu2 2e Cu 电解原理的应用 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 电解原理的应用 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 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 Cl2 阴极 2Na 2e 2Na 总反应 2NaCl 熔融 2Na Cl2 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 电解熔融氯化钠制钠 电解原理的应用 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 6O2 12e 3O2 阴极 4Al3 12e 4Al 总反应 电解原理的应用 阳极 6O2 12e 3O2 阴极 4Al3 12e 4Al 冶炼铝 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 电解原理的应用 冶炼铝设备图 烟罩 电解原理的应用 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAgPtAu 冶炼方法 关于金属冶炼的补充知识 1 电解法 K Al 2 还原法 Zn Cu 常用还原剂有 C CO H2 Al等 3 热分解法 Hg Ag 电解原理的应用 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 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 Zn2 氧化反应 正极 2H 2e H2 还原原应 阳极 2CI 2e CI2 氧化反应 阴极 Cu2 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 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 电解原理的应用 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 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 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 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CuSO4的浓度保持不变 1 电镀 电解原理的应用 氯碱工业原理 电解原理的应用 电解计算 电子守恒法例1 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 电解原理的应用 O2 2Cu 4Ag 4H 2H2 2Cl2 4OH 计算关系式 例2 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 电解原理的应用 例3 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 电解原理的应用 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 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 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 不变 1 28 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 电解原理的应用