人教版化学选修四43《电解池(第2课时)》教学课件

1、江西省教育信息技术研究“十二五”规划2012年度课题基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究（课题编号：GDK-2012-G-72883） 主持人：桂耀荣2022/8/211江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣第四章 电化学基础第三节 电解池第2课时新课标人教版高中化学课件系列选修4 化学反应原理2022/8/212江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣 （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

2、大，PH 。 阴极方程式： 。 2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-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2022/8/213江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣总化学方程式： ;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2022/8/214江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣(2)避免生成物H2

3、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 +2 NaOH =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2022/8/215江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（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

4、电解原理的应用2022/8/216江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣+Cl2Cl2ClH2Na+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电解原理的应用2022/8/217江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣提示：第二个问题：精制食盐水 由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421、用什么方法除去泥沙？电解原理的应用

5、2022/8/218江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣泥沙、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2022/8/219江西省鹰潭市第一

6、中学 桂耀荣2、铜的电解精炼、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+纯铜粗铜CuSO4溶液、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 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 阴极： Cu2+ +2eCu电解原理的应用2022/8/2110江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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

7、粗铜阳极： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni CuAg 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溶液电解原理的应用2022/8/2111江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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+镀件镀层金属含镀层金属离子的盐溶液、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2022/8/2112江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣4、电冶金（

8、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2022/8/2113江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣电解熔融氯化钠制钠电解原理的应用2022/8/2114江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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：6O 2- 12e- = 3O2阴极：4Al 3+ + 12e- = 4Al总反应：2Al2O3(熔

9、融) 4Al + 3O2 冰晶石电解原理的应用2022/8/2115江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al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?电解原理的应用2022/8/2116江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣冶炼铝设备图阳极C电解质烟罩熔融态铝钢壳钢导电棒阴极C耐火材料电解原理的应用2022/8/2117江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣K Ca Na Mg Al Zn Fe

10、 Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au冶炼方法电解法热分解法热还原法关于金属冶炼的补充知识1、电解法(KAl)2NaCl(熔融)=2Na + Cl2电解2Al2O3 (熔融)=4Al + 3O2电解2、还原法(ZnCu)常用还原剂有：C、CO、H2、Al等3、热分解法(HgAg)2HgO = 2Hg + O22AgNO3 = 2Ag + 2NO2+ O2电解原理的应用2022/8/2118江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣原电池、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

11、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2022/8/2119江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣装置原电池电解池实例原理形成条电极名称电子流向电流方向电极反应能量转化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

12、 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：2 CI- - 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2022/8/2120江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应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

13、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2022/8/2121江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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

14、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2022/8/2122江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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2022/8/2123

15、江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣电极： 阳极镀层金属 阴极待镀金属制品 小结：二、电解池的应用-电镀及氯碱工业待镀制品铜片硫酸铜溶液电镀液：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2022/8/2124江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣氯碱工业原理氯碱工业（离子膜法）+精制饱和NaCl淡盐水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHClCl2H+OHNa+Na+交换膜电解原理的应用2022/8/2125江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣 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.

16、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:0.52=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol. 电解原理的应用2022/8/2126江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算关系式：例2 ：用石墨电极电解100mL H2

17、SO4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/LA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2022/8/2127江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣例3：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

18、 值；电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。 Mx+ + xe- = M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3产生H+为0.01mol，pH=1电解原理的应用2022/8/2128江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（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+O2C.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2022/8/2129江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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