化学电解与电镀苏教版选修.pptx

知识点一：电解的原理概念概念电流通过电解质溶液在阴、阳两级引起氧化还原电流通过电解质溶液在阴、阳两级引起氧化还原反应的过程。反应的过程。电解池的构造电解池的构造直流电源、两电极、电解质溶液或熔融电解质直流电源、两电极、电解质溶液或熔融电解质电极反应电极反应电极上进行的半反应。阳极：氧化反应电极上进行的半反应。阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应第1页/共16页离子自由移动离子自由移动离子自由移动离子自由移动阳离子（阳离子（阳离子（阳离子（CuCu2+2+,H,H+)向阴极移动向阴极移动向阴极移动向阴极移动阴离子（阴离子（阴离子（阴离子（ClCl-,OH,OH-)向阳极移动向阳极移动向阳极移动向阳极移动离子定向移动离子定向移动离子定向移动离子定向移动电解中电解中电解中电解中以电解以电解CuClCuCl2 2 2 2为例为例:电解前电解前电解前电解前CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl-H H2 2O HO H+OH+OH-知识点一：电解的原理电池电解原理第2页/共16页(阳氧阴还阳氧阴还阳氧阴还阳氧阴还 )阳极：阳极：2Cl-2e=Cl2 (氧化）氧化）(2Cl=Cl2)电极反应电极反应阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电阴极：阴极：Cu2+2e=Cu(还原）还原）放电：放电：知识点一：电解的原理第3页/共16页反应原理反应原理阴阴离离子子移移向向e-电子流向阳阳离离子子移移向向e-4OH-4e-=2H2O+O2氧化反应氧化反应Ag+e-=Ag还原反应还原反应阳极阴极AgNO3溶液电解结果电解结果:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3电解例：以石墨电极电解硝酸银例：以石墨电极电解硝酸银负极出电子负极出电子电子回正极电子回正极第4页/共16页(1)(1)阴极阴极阴极阴极 :氧化性越强氧化性越强氧化性越强氧化性越强,越易放电越易放电越易放电越易放电 (溶液中阳离溶液中阳离溶液中阳离溶液中阳离子得电子子得电子子得电子子得电子)-与电极材料无关与电极材料无关与电极材料无关与电极材料无关.离子的放电顺序离子的放电顺序AgAg+HgHg2+2+FeFe3+3+CuCu2+2+HH+PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+Zn Zn2+2+AlAl3+3+MgMg2+2+NaNa+CaCa+KK+活性电极活性电极活性电极活性电极S S 2 2-II -BrBr -ClCl-OHOH -NONO3 3-SOSO4 42 2-(等含氧等含氧等含氧等含氧酸根离子）酸根离子）酸根离子）酸根离子）FF-(2)阳极阳极:还原性越强还原性越强,越易放越易放(阳极本身或溶液中阴离子阳极本身或溶液中阴离子失电子失电子)-与电极材料有关与电极材料有关.若阳极为若阳极为活性活性电性电性,则阳极则阳极失电子溶解失电子溶解.若阳极为若阳极为惰性惰性电极电极,则溶液中阴离子失电子则溶液中阴离子失电子.注意注意:离子放电顺序与电极材料离子放电顺序与电极材料 离子本身的氧化性离子本身的氧化性 还原性及离子浓度等因素有关还原性及离子浓度等因素有关.例：电镀时：例：电镀时：ZnZn2+2+H H+第5页/共16页（1 1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水。上是电解水。上是电解水。上是电解水。（2 2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属。析出不活泼金属。析出不活泼金属。析出不活泼金属。（3 3）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属。非金属。非金属。非金属。（4 4）电解熔融物）电解熔融物）电解熔融物）电解熔融物不活泼金属无氧酸盐不活泼金属无氧酸盐不活泼金属无氧酸盐不活泼金属无氧酸盐无氧酸，实际上无氧酸，实际上无氧酸，实际上无氧酸，实际上是电解电解质本身。是电解电解质本身。是电解电解质本身。是电解电解质本身。电解规律电解规律第6页/共16页例例1：用惰性电极电解下例溶液后：用惰性电极电解下例溶液后,再加入一定量再加入一定量的另一的另一种物质种物质(方括号内方括号内),溶液能与原溶液完全一样的是溶液能与原溶液完全一样的是A.CuCl2CuSO4B.NaOHNaOHC.NaClHClD.CuSO4Cu(OH)2例例2：某溶液中含有等物质的量的硝酸铜和氯化镁，：某溶液中含有等物质的量的硝酸铜和氯化镁，对该溶液进行电解，分阶段写出电解方程式和电对该溶液进行电解，分阶段写出电解方程式和电极方程式。极方程式。课本实验讲解第7页/共16页知识点二：电解的应用氯碱工业工业上用电解饱和食盐水的方法来制取工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOHCl2和和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯称为氯碱工业碱工业.1.反应原理反应原理:阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2总反应总反应:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2通电通电第8页/共16页氯碱厂电解饱和食盐水制取氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程图：的工艺流程图：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式：方程式：_。与电源负极相连的电极附近，溶液。与电源负极相连的电极附近，溶液pH值值_（2）为有效除去）为有效除去Ca2、Mg2、SO42，加入试剂的合理顺序，加入试剂的合理顺序为为_（选填（选填a，b，c）.a.先加先加NaOH，后加，后加Na2CO3，再加钡试剂，再加钡试剂b.先加先加NaOH，后加钡试剂，再加，后加钡试剂，再加Na2CO3c.先加钡试剂，后加先加钡试剂，后加NaOH，再加，再加Na2CO3（3）脱盐工序中利用）脱盐工序中利用NaOH和和NaCl在溶解度上的差异，通过在溶解度上的差异，通过_冷却冷却_（填写操作名称）除去（填写操作名称）除去NaCl。（4）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止止Cl2与与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与与NaOH充分接触，产物仅是充分接触，产物仅是NaClO和和H2，相应的化学方程式为，相应的化学方程式为。第9页/共16页知识点二：电解的应用电解精炼铜电解精炼铜阳极阳极:粗铜粗铜(含少量含少量ZnFeNiAgAu等等)阴极阴极:纯铜纯铜电解液电解液:CuSO4溶液溶液(加入一定量的硫酸加入一定量的硫酸)阳极阳极:Cu-2e-Cu2+Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+(AuAg沉积下来沉积下来,形成阳极泥形成阳极泥)阴极阴极:Cu2+2e-=CuCuSO4溶液浓度基本保持不变溶液浓度基本保持不变-因阳极上铜溶解的速率与阴因阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同极上铜沉积的速率相同.第10页/共16页电镀电镀电镀电镀:利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程属或合金的过程.阳极阳极:镀层金属镀层金属阴极阴极:待镀金属待镀金属电解液电解液:含镀层金属离子的电解质溶液含镀层金属离子的电解质溶液知识点二：电解的应用课本实验讲解第11页/共16页电解计算电解计算依据：依据：所有电极上转移电子的物质的所有电极上转移电子的物质的量相等量相等电极产物变化量电极产物变化量溶液中离子浓度的改变量溶液中离子浓度的改变量多池串联时各电极上产物的量多池串联时各电极上产物的量阿佛加德罗常数的求算阿佛加德罗常数的求算Q=It=eNAn(e-)第12页/共16页例题例题1在下列两个电解池在下列两个电解池中，中，a ab b两极都是两极都是石墨电极。将电源石墨电极。将电源接接通通，通通电电1616分分5 5秒秒，电电流流强强度度为为5 5安安培培，PtPt电电极极质质量量增增加加5.40g5.40g。试试回回答答下下列列问问题题(已已知知一个电子的电量为一个电子的电量为1.61.610-19库仑库仑)（1 1）在）在a a、b b极上析出质量各为多少极上析出质量各为多少g g？（2 2）AgAg电电极极溶溶解解多多少少g g？根根据据该该池池给给出出的的实实验数据，计算阿伏加德罗常数是多少？验数据，计算阿伏加德罗常数是多少？AgNO3PtCuSO4abAg第13页/共16页例2.用惰性电极电解VL某二价金属的硫酸盐溶液一段时间后，阴极有Wg金属析出，溶液的pH从6.5变为2.0(体积变化可以忽略不计)。析出金属的相对原子质量为()A B C D B第14页/共16页 5.由于Fe(OH)2极易被氧化所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。应用如图418所示电解实验可制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。两电极的材料分别为石墨和铁。第15页/共16页(1)a电极材料应为_，电极反应式为_。(2)电解液C可以是_(填编号)。A纯水 BNaCl溶液 CNaOH溶液DCuCl2溶液(3)d为苯，其作用为_，在加入苯之前对C应做何简单处理?_。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号)_。A改用稀硫酸作电解液 B适当增大电源电压 C适当减小两电极间距离D适当降低电解液的温度(5)若C为Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接电源来电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为_。铁铁Fe-2e-=Fe2+BCBC白色沉淀变逐渐红褐色白色沉淀变逐渐红褐色隔绝空气，防止空气中隔绝空气，防止空气中的氧气氧化氢氧化亚铁的氧气氧化氢氧化亚铁加热煮沸加热煮沸第16页/共16页