化学：1.2.2《电能转化为化学能——电解》第二课时课件(福建)(鲁科版选修4).ppt

二、电解原理的应用及计算 电解饱和食盐水反应原理 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。 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 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 Na+ 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 金属钛网 阴 极 碳钢网 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(Zn Fe Ni Ag Au 等) 纯铜 粗铜 阳极 ： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e- Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni Cu Ag Au 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：电镀是利用电解原理在某些金属表面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上一薄层其他金属或合金的过程， 铁 片 铜 片 硫酸铜溶液 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 阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al 4.冶炼铝 通电 总式：2Al2O3 4Al+3O2 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 阳极C 电解质 烟罩 熔融 态铝 钢壳 钢导电棒 阴极C 耐火 材料 电解池、电解精炼池、电镀池的比较 电电解池电解精炼池电镀电镀 池 定义义 形成 条件 电电极 名称 电电极 反应应 将电电能转变转变 成化学能 的装置。 应应用电电解原理在某些 金属表面镀镀上一层层其 它金属的装置。 两电电极接直流电电源 电电极插人电电解质质溶液 形成闭闭合回路 镀层镀层 金属接电电源正 极待镀镀金属接电电源负负 极 电镀电镀 液须须含有镀层镀层 金属的离子 阳极：电电源正极相 连连 阴极：电电源负负极相 连连 阳极：镀层镀层 金属； 阴极：镀镀件 阳极：氧化反应 阴极：还还原反应应 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 应应用电电解原理将不纯纯 的金属提纯纯的装置。 不纯纯金属接电电源正 极纯纯的金属接电电源负负 极 电电解质质溶液须须待提 纯纯金属的离子 阳极：不纯纯金属； 阴极：纯纯金属 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：PMNE 工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4 1.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: 0.54 = 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/L pH=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. O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH 计算关系式： 例二 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4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/L B.2mol/L C.3mol/L D.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)xnH2O，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0.01 mol 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- = M 0.005mol 0.01mol 0.32g 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 ABCD 阳极石墨 CuCuCu 阴极石墨石墨 FePt 电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液 H2O 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-