高中化学选修四电解池省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 电化学基础电化学基础第三节第三节电解池电解池人教版选修人教版选修4 4 化学反应原理化学反应原理第1页复习回顾复习回顾原电池：将化学能转变为电能装置。原电池：将化学能转变为电能装置。想一想：组成原电想一想：组成原电池条件是什么池条件是什么?ZnCuCuCl2溶液溶液ee两个活性不一样电极两个活性不一样电极电解质溶液电解质溶液(普通与活泼性强普通与活泼性强电极能发生氧化还原反应电极能发生氧化还原反应)形成闭合回路形成闭合回路(4)(4)自发进行氧化还原反应自发进行氧化还原反应第2页复习回顾复习回顾原电池：将化学能转变为电能装置。原电池：将化学能转变为电能装置。问一问：原电池电问一问：原电池电极怎样判断极怎样判断?ZnCuCuCl2溶液溶液ee负极负极正极正极较活泼金属较活泼金属较不活泼金属较不活泼金属或非金属或非金属电子流出电子流出电子流入电子流入氧化反应氧化反应还原反应还原反应第3页联想联想*质疑质疑GZnCuCCCuCl2溶液溶液负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：CuCl2溶液溶液假如把两根石墨棒作电极插入假如把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？这还是原电池装置吗？复习回顾复习回顾写一写：原电池电写一写：原电池电极反应式极反应式?Zn2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu第4页CuCl2溶液在电流作用下发生了化溶液在电流作用下发生了化学改变，分解生成了学改变，分解生成了Cu和和Cl2一、电解原理一、电解原理（以电解氯化铜为例）（以电解氯化铜为例）试验试验4-2：用惰性用惰性(石墨石墨)电极电解氯化铜溶电极电解氯化铜溶液液阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液有气泡，气体有刺有气泡，气体有刺激性气味，并能使激性气味，并能使湿润湿润KI-淀淀粉试纸变蓝粉试纸变蓝碳棒上有一层红色碳棒上有一层红色物质析出物质析出现象：现象：阴极：阴极：阳极：阳极：铜铜Cl2结论：结论：第5页电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟试验分析：试验分析：第6页第三节第三节电解池电解池一、电解原理一、电解原理1、电解：、电解：使电流经过电解质溶液而在阴、使电流经过电解质溶液而在阴、阳两极引发氧化还原反应过程。阳两极引发氧化还原反应过程。2、电解池（、电解池（电解槽电解槽）：）：把电能转化为化学能装置把电能转化为化学能装置注意：注意：电流必须是电流必须是直流直流而不是交流。而不是交流。熔融态熔融态电解质也能被电解。电解质也能被电解。【思索思索1 1】电解池两极是怎样确定？】电解池两极是怎样确定？第7页、两个电极及电极反应、两个电极及电极反应阴极阴极：与电源：与电源负极负极相连相连电子流进电子流进还原还原反应反应阳极阳极：与电源：与电源正极正极相连相连电子流出电子流出氧化氧化反应反应、两个电极确定及电极反应eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极第8页、两个电极类型：、两个电极类型：惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)：仅仅导电，不参加反应仅仅导电，不参加反应活性电极活性电极(除铂、金外金属除铂、金外金属)：既能够导电、又能够参加电极反应既能够导电、又能够参加电极反应惰性电极与活性电极惰性电极与活性电极【思索思索2 2】形成电解池条件是什么？】形成电解池条件是什么？CuCuCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极CCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极第9页4、形成电解池条件、形成电解池条件eeCCCuCl2溶液溶液与电源相连两个电极与电源相连两个电极电解质溶液或熔化电解质溶液或熔化电解质电解质形成闭合回路形成闭合回路阴极阴极阳极阳极【思索思索3 3】在电解过程中，电子、离子】在电解过程中，电子、离子是怎样形成闭合回路？是怎样形成闭合回路？第10页电子流向电子流向:电子从外加电源电子从外加电源负极流出，流到电解池阴负极流出，流到电解池阴极，再从阳极流回电源正极，再从阳极流回电源正极。极。（注意：电子只在外（注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶电路定向移动，不能从溶液中移动）液中移动）离子定向移动方向离子定向移动方向:阳离子阳离子向向阴极阴极移动移动,阴离子阴离子向向阳极阳极移动。移动。【思索思索4 4】电解质溶液导电实质是什么？】电解质溶液导电实质是什么？eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极第11页5、电解质溶液导电、电解质溶液导电实质实质对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电电子子从电源从电源负极负极沿导线流入电解池沿导线流入电解池阴极阴极，电解质，电解质阳离子阳离子移向移向阴极阴极得电子发生得电子发生还原反应还原反应；电解质；电解质阴离子阴离子移向移向阳极阳极失去电子（有是组成失去电子（有是组成阳极金属阳极金属原子原子失去电子）发生失去电子）发生氧化反应氧化反应，电子电子从电解池从电解池阳极流出阳极流出，并沿导线流回，并沿导线流回电源正极电源正极。这么，电。这么，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子定向移动而经过溶液（或熔融态电解质）阳离子定向移动而经过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）导电过导电过程程，就是电解质溶液（或熔融态电解质），就是电解质溶液（或熔融态电解质）电解电解过程。过程。【思索思索5 5】怎样书写电极反应方程式和总方程式？】怎样书写电极反应方程式和总方程式？第12页通式：通式：阴极：阴极：氧化氧化剂剂ne-=还还原原产产物物阳极：阳极：还还原原剂剂ne-=氧化氧化产产物物总电总电解反解反应应式：阴阳极反式：阴阳极反应应式相加所得式子（式相加所得式子（考考虑电虑电子守恒子守恒）、电电极反极反应应式式书书写：写：（以（以电电解解CuCl2为为例）例）eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极阳离子移向阴极放电，阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阴离子移向阳极放电阴极阴极：Cu2+2e-Cu还原反应还原反应阳极阳极：2Cl-2e-Cl2氧化反氧化反应应总反应式：总反应式：CuCl2Cu+Cl2电解电解第13页加加CuCl2变小变小【思索思索6 6】电解后氯化铜浓度怎样改变？】电解后氯化铜浓度怎样改变？【思索思索7 7】若要使电解质溶液复原，怎么办？】若要使电解质溶液复原，怎么办？【思索思索8 8】什么叫放电？】什么叫放电？阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫放电。【思索思索9】为何】为何Cu2+、Cl-放电，而不是放电，而不是H+和和OH-？阴离子放电：阴离子放电：与阴离子还原性相对强弱相关与阴离子还原性相对强弱相关阳离子放电：阳离子放电：与阳离子氧化性相对强弱相关与阳离子氧化性相对强弱相关【思索思索1010】阴阳离子放电次序是什么？】阴阳离子放电次序是什么？第14页、离子放电次序：、离子放电次序：AgAgAgAg+FeFeFeFe3+3+3+3+CuCuCuCu2+2+2+2+HHHH+PbPbPbPb2+2+2+2+SnSnSnSn2+2+2+2+FeFeFeFe2+2+2+2+ZnZnZnZn2 2 2 2+(HH+)Al Al Al Al3+3+3+3+MgMgMgMg2+2+2+2+NaNaNaNa+CaCaCaCa2+2+2+2+KKKK+注：当离子浓度相差较大时，放电次序要发生改变，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电次序要发生改变，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电次序要发生改变，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电次序要发生改变，相同时按HH+,不一样时按（不一样时按（不一样时按（不一样时按（HH+）不论是惰性电极还是活性电极都不参加电不论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应，发生反应是溶液中阳离子。阳离子在极反应，发生反应是溶液中阳离子。阳离子在阴极上放电次序是：阴极上放电次序是：阴极阴极:活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不轻电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不轻易在电极上放电。易在电极上放电。用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等)时：时：溶液中阴离子放电次序是：溶液中阴离子放电次序是：S S 2-2-SOSO3 32-2-II-BrBr-ClCl-OHOH-NONO33-SOSO4 42-2-(等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）FF-阳极：阳极：第15页【思索思索1111】电解氯化铜溶液时，溶液中】电解氯化铜溶液时，溶液中CuCu2 2和和ClCl放放电基本完成后，电解过程是否也就停顿了呢？电基本完成后，电解过程是否也就停顿了呢？溶液中溶液中Cu2+和和Cl放电完成后，原溶液变为纯放电完成后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在水，此时，在纯水中存在H+和和OH，H+在阴极放在阴极放电，电，OH在阳极放电，实际上是电解水过程，所在阳极放电，实际上是电解水过程，所以：以：阴极：阴极：4H+4e=2H2阳极：阳极：4OH4e=2H2O+O2总反应：总反应：2H2O=2H2+O2【思索思索1212】在电解氯化铜溶液装置中，若把电解质】在电解氯化铜溶液装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又怎样呢？写出电极反应。换成氯化钠，其结果又怎样呢？写出电极反应。电解电解第16页（1）溶液中所含阳离子：）溶液中所含阳离子：H+、Na+，放电次序：放电次序：H+Na+阴阴极：极：2H+2e=H2（2）溶液中所含阴离子：）溶液中所含阴离子：OH、Cl，放电次序：放电次序：ClOH阳阳极：极：2Cl2e=Cl2总反应：总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2【思索思索1313】氯化钠溶液换成熔融氯化钠，其】氯化钠溶液换成熔融氯化钠，其结果又怎样呢？写出电极反应。结果又怎样呢？写出电极反应。电解电解第17页熔融氯化钠中有熔融氯化钠中有Na+和和Cl，Na+在阴在阴极放电生成金属钠，极放电生成金属钠，Cl在阳极放电生成氯在阳极放电生成氯气。气。阴极阴极：2Na+2e-=2Na（氧化反应）（氧化反应）阳极阳极：2Cl-2e-=Cl2（还原反应）（还原反应）总式：总式：2NaCl2Na+Cl2电解阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl第18页8：电解规律电解规律阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuCl2阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小增大增大CuCl2CuCl2溶液溶液CuCl2Cu+Cl2电解第19页阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:4H+4e-=2H2变大变大不不变变加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O2H2+O2电解第20页阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原NaCl阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解减小减小增增大大加加HClNaCl溶液溶液第21页实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu减小减小减小减小加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解第22页电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl等等与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl、KI等等与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3等等与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH等等第23页 电解质溶液用惰性电极电解示例电解质溶液用惰性电极电解示例：电电解解类类型型举举 例例电电极反极反应应溶液PH改变溶液溶液复原复原方法方法物物质类别质类别实实例例电电解水解水型型 仅仅溶溶质电质电 解解 溶溶质质和溶和溶剂剂都都电电解解 含氧酸含氧酸H2SO4强强碱碱NaOH活活泼泼金属含金属含氧酸氧酸盐盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阴极阴极:4H+4e-=2H2阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O减小减小增大增大不不变变H2O阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2增大增大HCl不活不活泼泼金属金属无氧酸无氧酸盐盐CuCl2阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:Cu2+2e-=Cu增大增大 CuCl2活活泼泼金属无金属无氧酸氧酸盐盐NaCl阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2增大增大 HCl不活不活泼泼金属金属含氧酸含氧酸盐盐CuSO4阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O阴极阴极:2Cu2+4e-=2Cu减小减小CuO放氢生碱放氧生酸第24页小结小结1：分析电解反应分析电解反应(用惰性电极时用惰性电极时)普通思绪：普通思绪：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子依据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、依据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应离子先后，还原性强弱判断反应离子先后，最终分析得出产物最终分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子【思索思索1515】电解与电离有哪些异同呢？】电解与电离有哪些异同呢？第25页阴阳离子定向移动，阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成在两极上失得电子成为原子或分子。如：为原子或分子。如：CuClCuCl2 2=Cu+Cl=Cu+Cl2 2电离电离 电解电解 条件条件过过程程 特点特点 联络 通电通电电电解解质质溶溶于于水水或或受热融化状态受热融化状态 电电解解质质电电离离后后，再通直流电再通直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移动离子例：由移动离子例：CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl-只产生自由移动只产生自由移动离子离子 发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质 电解必须建立在电离基础上电解必须建立在电离基础上 【思索思索1616】电解池与原电池有哪些异同呢？】电解池与原电池有哪些异同呢？小结小结2：电解与电离比较：电解与电离比较：第26页【思索思索1717】电解池有什么规律？】电解池有什么规律？电解池电解池能量转换能量转换离子迁移方向发生氧化反应电极 发生还原反应电极反应能否自发反应能否自发 电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应都是氧化还原反应小结小结3：原电池与电解池比较原电池与电解池比较:不自发不自发自发自发第27页巩固练习巩固练习1、电极反应方程式及电解总反应方程式书写、电极反应方程式及电解总反应方程式书写(惰性电极，溶液惰性电极，溶液)：H2SO4HClNaOH K2SO4CuCl2CuSO4 NaClKMnO42、用石墨作电极电解、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl混合溶液混合溶液时，阴极析出物质是时，阴极析出物质是_；阳极产物是；阳极产物是_。3、两极都用银片作电极电解、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，溶液时，阳极产物是阳极产物是_；阴极产物是；阴极产物是_。第28页练习练习4 4、试写出以下装置中所发生电极反应方程式。、试写出以下装置中所发生电极反应方程式。、试写出以下装置中所发生电极反应方程式。、试写出以下装置中所发生电极反应方程式。石墨石墨 石墨石墨 粗铜粗铜 纯铜纯铜 纯铜纯铜 铁铁CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液(A)(B)(C)第29页练习练习5、如图所表示装置，指出、如图所表示装置，指出A、B池名称、电极名池名称、电极名称、电极反应式、二池称、电极反应式、二池pH值改变情况。值改变情况。第30页（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe6.写出以下装置电极反应式，并判断写出以下装置电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值改变。值改变。第31页7.7.如上图所表示，通电后如上图所表示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置相关叙，对该装置相关叙述正确是述正确是A.PA.P是电源正极是电源正极B.FB.F极上发生反应为：极上发生反应为：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池通电后，甲池PHPH减小，而乙、丙两池溶液减小，而乙、丙两池溶液PHPH不变不变B第32页8.用铂电极电解下表中各组物质水溶液，电用铂电极电解下表中各组物质水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液解一段时间以后，甲、乙两池中溶液pH值值均减小，而在均减小，而在和和两极，电极产物物质两极，电极产物物质量之比为量之比为12是是 甲 乙 A B C D甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 D第33页9.为为下下列列图图所所表表示示装装置置中中，a、b都都是是惰惰性性电电极极，通通电电一一段段时时间间后后，b极极附附近近溶溶液液呈呈红红色色。以下说法正确是以下说法正确是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液溶液PH值逐步减小值逐步减小DCuSO4溶液溶液PH值不变值不变a XY bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC第34页二、电解原理应用二、电解原理应用1、氯碱工业（、氯碱工业（电解饱和食盐水电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气工业）以制造烧碱、氯气和氢气工业）阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2总反应：总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2食盐水中存在离子：食盐水中存在离子：Na+、Cl-、H+、OH-离子放电次序：离子放电次序：阳离子阳离子 H+Na+阴离子阴离子 Cl-OH-电极反应：电极反应：H+Na+Cl-OH-阴极阴极阳极阳极 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应第35页若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：若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，两极极板上都有气体产生，怎样检验气体种类？产生，怎样检验气体种类？阴极附近溶液无色变为阴极附近溶液无色变为红色红色阳极阳极:产生产生刺激刺激气体使湿润气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色淀粉试纸变蓝色.阴极阴极:产生产生无色、无味气体无色、无味气体第36页(2)防止生成物H2和Cl2混合,因为:.(1)防止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+2 NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸处理处理方法:使用离子交换膜使用离子交换膜电解饱和食盐水必须处理两个主要问题电解饱和食盐水必须处理两个主要问题第37页（1）生产设备名称：）生产设备名称：离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽阴极阴极：碳钢：碳钢 阳极阳极：钛：钛阳离子交换膜阳离子交换膜：只允许阳离子经过：只允许阳离子经过(Cl、OH离子和气体不能经过离子和气体不能经过)，把电解槽隔成，把电解槽隔成阴极室和阳极室。阴极室和阳极室。（2）离子交换膜作用：）离子交换膜作用：a、预防氢气和氯气混合；、预防氢气和氯气混合；b、防止氯气和氢氧化钠反应生成、防止氯气和氢氧化钠反应生成，而影响，而影响氢氧化钠产量和质量。氢氧化钠产量和质量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱第38页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少许（含少许NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室第39页提醒：提醒：第二个问题：第二个问题：精精制制食盐水食盐水因为粗盐中含有泥沙、因为粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么怎样除去这些杂质呢？交换膜，那么怎样除去这些杂质呢？3、全部试剂只有过量才能除尽，你能设计一个、全部试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理次序逐一除杂吗？合理次序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？电解饱和食盐水必须处理两个主要问题电解饱和食盐水必须处理两个主要问题第40页泥沙泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-NaNa+、Cl Cl-、MgMg2+2+、Ca Ca2+2+、FeFe3+3+、引入引入BaBa2+2+Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略过量略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略过量略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+.Ba2+略过量略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+,Mg2+适量适量HCl溶液溶液调整调整PH 除除CO32-、OH-第41页含氯漂白剂含氯漂白剂有机合成、造纸有机合成、造纸玻璃、肥皂玻璃、肥皂纺织、印染纺织、印染有机合成有机合成氯化物合成氯化物合成农药农药金属冶炼金属冶炼有机合成有机合成HCl盐酸盐酸电解饱和食盐水电解饱和食盐水以氯碱工业为基础化工生产以氯碱工业为基础化工生产H2NaOH湿氯气湿氯气湿氢气湿氢气液碱液碱Cl2第42页二、电解原理应用二、电解原理应用2、电镀：在一些金属表面镀上一薄层其它金属（如锌、电镀：在一些金属表面镀上一薄层其它金属（如锌铬镍银等）或合金方法。目标是增强抗腐蚀能力增加美铬镍银等）或合金方法。目标是增强抗腐蚀能力增加美观和表面硬度。观和表面硬度。电镀铜原理电镀铜原理铜片铜片待镀件待镀件硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极：镀层金属镀层金属阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金含有镀层金属电解质属电解质实质：阳极参加反应电解实质：阳极参加反应电解阳极：阳极：镀层金属（纯铜板）镀层金属（纯铜板）阴极：阴极：待镀金属制品待镀金属制品电镀液：电镀液：含有镀层金含有镀层金 属电解质（硫酸铜溶液）属电解质（硫酸铜溶液）电镀铜电镀铜第43页3 3、粗铜电解精炼、粗铜电解精炼+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液三、电解原理应用三、电解原理应用问问:电解完后电解完后,CuSO4溶溶液浓度有何改变？液浓度有何改变？阳极：阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+ZnFeNiCuAgAu阴极阴极:Cu2+2e-=Cu阳极泥阳极泥阳极泥阳极泥:相对不活泼金属相对不活泼金属以单质形式沉积在电解槽以单质形式沉积在电解槽底底,形成阳极泥形成阳极泥第44页电解精炼铜电解精炼铜电解精炼铜电解精炼铜第45页电解精炼铜原理：电解精炼铜原理：粗铜溶解与纯铜生成：粗铜溶解与纯铜生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu比铜活泼金属：比铜活泼金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼金属：比铜不活泼金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4浓度基本不变（略小）。浓度基本不变（略小）。第46页制取金属钠制取金属钠电解熔融状态氯化钠。电解熔融状态氯化钠。阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2二、电解原理应用二、电解原理应用4 4、电冶金、电冶金因为电解是最强有力氧化还原伎俩，所以电解法因为电解是最强有力氧化还原伎俩，所以电解法是冶炼金属一个主要方法。对于冶炼像是冶炼金属一个主要方法。对于冶炼像Na、Ca、Mg、Al这么活泼金属，这么活泼金属，电解法电解法几乎是唯一可行几乎是唯一可行工业方法。工业方法。第47页电解熔融氯化钠制钠电解熔融氯化钠制钠第48页4、电冶金、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属方法）方法）制取金属铝制取金属铝电解熔融状态电解熔融状态氧氧化铝。化铝。阳极：阳极：6O2-12e-=3O2阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2冰晶石助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定时补充和熔融氧化铝需要定时补充思索思索:工业上为何用电解熔融工业上为何用电解熔融氧氧化铝方法冶炼铝而不用化铝方法冶炼铝而不用AlCl3?AlClAlCl3 3为分子晶体，在融融状态下不电离，不导电，不能被电解。为分子晶体，在融融状态下不电离，不导电，不能被电解。第49页冶炼铝设备图冶炼铝设备图阳极阳极C电解质电解质烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料第50页拓展：金属防护拓展：金属防护金属腐蚀快慢程度：金属腐蚀快慢程度：电解池阳极电解池阳极原电池负极原电池负极化学腐蚀化学腐蚀原电池正极原电池正极电解池阴极电解池阴极海水海水CFe+第51页以下装置暴露空气中一段时间以下装置暴露空气中一段时间,铁腐蚀由快到慢铁腐蚀由快到慢次序次序.FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水海水)B(海水海水)C(海水海水)D(海水海水)FeSnF(天然水天然水)E(海水海水)DE F AC B拓展练习拓展练习第52页电解池、电解精炼池、电镀池比较电解池、电解精炼池、电镀池比较电电解池解池电解精炼池电解精炼池电镀电镀池池定定义义形成形成条件条件电电极极名称名称电电极极反反应应将将电电能能转变转变成化学能成化学能装置。装置。应应用用电电解原理在一些解原理在一些金属表面金属表面镀镀上一上一层层其其它金属装置。它金属装置。两两电电极接直流极接直流电电源源电电极插人极插人电电解解质质溶液溶液形成形成闭闭合回路合回路镀层镀层金属接金属接电电源正极源正极待待镀镀金属接金属接电电源源负负极极电镀电镀液液须须含有含有镀层镀层金金属离子属离子阳极：阳极：电电源正极相源正极相连连阴极：阴极：电电源源负负极相极相连连阳极：阳极：镀层镀层金属；金属；阴极：阴极：镀镀件件阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：阴极：还还原反原反应应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应应应用用电电解原理将不解原理将不纯纯金属提金属提纯纯装置。装置。不不纯纯金属接金属接电电源正极源正极纯纯金属接金属接电电源源负负极极电电解解质质溶液溶液须须待提待提纯纯金属离子金属离子阳极：不阳极：不纯纯金属；金属；阴极：阴极：纯纯金属金属阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应第53页 例例1：铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合溶混合溶液液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(标况标况)气气体体.求电解后溶液求电解后溶液pH,并确定析出铜物质量并确定析出铜物质量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e-=H2 阳极转移电子物质量为阳极转移电子物质量为:0.54=2mol,消耗消耗OH-2mol,即产生即产生H+2mol.阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移电子转移电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole-用用于还原于还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol.三、电解计算三、电解计算电子守恒法电子守恒法第54页4e-O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例例2：用石墨电极电解用石墨电极电解100mLH2SO4与与CuSO4混合液，混合液，通电一段时间后，两极均搜集到通电一段时间后，两极均搜集到2.24L（标况）气体，（标况）气体，则原混合液中则原混合液中Cu2+物质量浓度为（物质量浓度为（）A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA阳极阳极O2为为0.1mol，电子为，电子为0.4mol则则H2为为0.1mol，所以，所以Cu为为0.1mol，浓度为，浓度为A第55页例例3：某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分，相对分子质量为子质量为242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，溶液，用惰性电极进行电解。当有用惰性电极进行电解。当有0.01mol电子转移时，溶液电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M相对原子质量及相对原子质量及x、n 值；值；电解溶液电解溶液pH（溶液体积仍为（溶液体积仍为100mL）。）。Mx+xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：所以：x=2；M=64；n=3产生产生H+为为0.01mol，pH=1第56页练习：练习：用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，溶液中，通电电解。当电解液通电电解。当电解液PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电解设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积改变能够忽略改变能够忽略)，电极上析出银质量大约是：，电极上析出银质量大约是：A、27mgB、5.4mgC、108mgD、216mgB第57页