【課件】第四章 第二節(jié) 第三課時 電解池 電解池的應(yīng)用課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

1、第四章第四章 第二節(jié)第二節(jié) 第第3課時課時人教版 選擇性必修1 化學(xué)反應(yīng)原理一、氯堿工業(yè)一、氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)。以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)。氯堿工業(yè)：氯堿工業(yè)：H+Na+Cl-OH-陰極陰極陽極陽極食鹽水中存在的離子：食鹽水中存在的離子：Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-離子放電順序：陽離子離子放電順序：陽離子 H+ Na+ 陰離子陰離子 Cl- OH-陽極：陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：陰極：2H+ + 2e- = H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 通 電 電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：氯堿工業(yè)氯堿工業(yè):

2、離子交換膜法制燒堿離子交換膜法制燒堿+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水淡鹽水NaOH溶液溶液精制飽和精制飽和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）陽離子交換膜陽離子交換膜 陽陽 極極惰性電極惰性電極陰陰 極極碳鋼網(wǎng)碳鋼網(wǎng)陽陽極極室室陰陰極極室室 陽離子交換膜：只允陽離子交換膜：只允許陽離子通過許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽把電解槽隔成陰極室和陽極室。極室。 離子交換膜的作用：離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合；、防止氫氣和氯氣混合；b、避免氯氣和氫氧化鈉、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成反應(yīng)生成 ，而影響氫氧，而影響氫氧

3、化鈉的產(chǎn)量。化鈉的產(chǎn)量。思考：判斷下列電解池兩極的現(xiàn)象及寫出電極方程式？思考：判斷下列電解池兩極的現(xiàn)象及寫出電極方程式？ CuSO4溶液溶液 Fe Cu陽極：陽極：陰極：陰極：銅不斷溶解銅不斷溶解Cu 2e = Cu2+Cu2+ + 2e- = Cu鐵上附上一層銅鐵上附上一層銅二、電鍍二、電鍍 陽極材料：陽極材料： ； 陰極材料：陰極材料：_:_: 電鍍液：用含有電鍍液：用含有 的溶液作電鍍液。的溶液作電鍍液。1 1、電鍍的含義：、電鍍的含義：2.2.電鍍的主要目的：電鍍的主要目的：使金屬增強(qiáng)使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。3 3、電鍍池的構(gòu)成、電鍍池的

4、構(gòu)成: : 鍍層金屬鍍層金屬待鍍金屬制品待鍍金屬制品鍍層金屬的電解質(zhì)鍍層金屬的電解質(zhì)電鍍是應(yīng)用電鍍是應(yīng)用電解原理電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍制品電鍍制品【活動探究】鐵釘鍍銅【活動探究】鐵釘鍍銅 設(shè)計思路及依據(jù)設(shè)計思路及依據(jù)實驗裝置實驗裝置 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象確定陰極確定陰極陰極材料：陰極材料：陰極反應(yīng)物：陰極反應(yīng)物：確定陽極確定陽極陽極材料陽極材料陽極反應(yīng)物：陽極反應(yīng)物：構(gòu)成閉合回路構(gòu)成閉合回路離子導(dǎo)體：離子導(dǎo)體：電子導(dǎo)體：電子導(dǎo)體：實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模涸O(shè)計一個電鍍裝置給鐵釘鍍銅設(shè)計一個電鍍裝置給鐵釘鍍銅 實驗用品：實驗

5、用品：鐵釘，銅片，石墨棒，鐵釘，銅片，石墨棒，CuSO4溶液，溶液，F(xiàn)eSO4溶液；溶液； 燒杯，導(dǎo)線，電源燒杯，導(dǎo)線，電源 實驗方案的設(shè)計及實施實驗方案的設(shè)計及實施 鐵釘鐵釘Cu2+ + 2e- = Cu (還原反應(yīng)還原反應(yīng))銅片銅片Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))導(dǎo)線導(dǎo)線CuSO4溶液溶液銅片溶解銅片溶解，鐵釘上，鐵釘上有紅色固有紅色固體析出體析出4.特點：特點： 陽極反應(yīng)為粗銅中的陽極反應(yīng)為粗銅中的Cu及雜質(zhì)失（及雜質(zhì)失（Zn、 Fe、Ni等）去電子而溶解；等）去電子而溶解； 溶液中溶液中CuSO4的濃度的濃度基本不變（略減小）基本不變（略減?。?說明：說明：當(dāng)陽極上

6、的當(dāng)陽極上的Cu失去電子變成失去電子變成Cu2+溶解后，銀金等金溶解后，銀金等金屬雜質(zhì)以單質(zhì)的形式沉積于電解槽底，形成屬雜質(zhì)以單質(zhì)的形式沉積于電解槽底，形成，陽極，陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。 三、電解精煉銅三、電解精煉銅1 1、含義：、含義： 利用電解原理將粗銅中的雜質(zhì)利用電解原理將粗銅中的雜質(zhì)( (如鋅、鐵、鎳、銀、金等如鋅、鐵、鎳、銀、金等) )除去，以獲除去，以獲得電解銅得電解銅( (含含CuCu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)9999959599999898) )的過程。的過程。2 2、目的：、目的：制得電解銅，以增強(qiáng)銅的導(dǎo)電性制得電解銅，以增

7、強(qiáng)銅的導(dǎo)電性陽極（陽極（粗銅粗銅）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反應(yīng)氧化反應(yīng))陰極（陰極（純銅純銅）: Cu2+ + 2e- = Cu (還原反應(yīng)還原反應(yīng))注意：注意：陽極：陽極： Zn 2e-Zn2+ Fe2e-Fe2+ Ni 2e-Ni2+3.3.原理：原理：四、電冶金四、電冶金1、金屬冶煉的本質(zhì)：、金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的使礦石中的金屬離子金屬離子獲得電子，從它們的化合物中獲得電子，從它們的化合物中還還原原出來。通式出來。通式:Mn+ + ne- = M2、電冶煉：、電冶煉：電解是最強(qiáng)的電解是最強(qiáng)的氧化還原氧化還原手段，適用于一些手段，適用于一些活潑金屬單質(zhì)活潑金屬單質(zhì)的制

8、取，的制取，像像鈉、鈣、鎂、鋁鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。對于這些金屬，電解幾乎是唯一可行的工業(yè)等活潑金屬。對于這些金屬，電解幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。方法。（1 1）電解熔融的氯化鈉：（制取金屬鈉）電解熔融的氯化鈉：（制取金屬鈉）陽極：陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：陰極：2Na+ + 2e- = 2Na總反應(yīng)：總反應(yīng)：2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通電 電解熔融氯化鈉制鈉（2）電解熔融的氯化鎂：（制取金屬鎂）電解熔融的氯化鎂：（制取金屬鎂）陽極：陽極：陰極：陰極：2Cl - 2e- = Cl2Mg2+ + 2e- = MgMgCl2(熔融熔融) = Mg + Cl2

9、電解電解（3）電解熔融的氧化鋁：（制取金屬鋁）電解熔融的氧化鋁：（制取金屬鋁）陽極：陽極：陰極：陰極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：6O2- 12e- = 3O24Al3+ + 12e- = 4Al2Al2O3(熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解冰晶石冰晶石【思考思考】工業(yè)制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制取鋁時，用的是氧化工業(yè)制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制取鋁時，用的是氧化鋁而不用氯化鋁？鋁而不用氯化鋁？原因：因為氧化鎂的熔點比氯化鎂高很多，浪費了能量原因：因為氧化鎂的熔點比氯化鎂高很多，浪費了能量 ；氯化鋁是共價化合物；氯化鋁是共價化合物，共價化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合

10、物，可電解。，共價化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合物，可電解?！局R回顧知識回顧】以石墨為電極，電解在以石墨為電極，電解在CuCl2溶液：溶液： CuCl2溶液溶液 C C陽極：陽極： 陰離子失電子陰離子失電子陰極：陰極：陽離子得電子陽離子得電子2Cl- 2e-= Cl2Cu2+ + 2e- = Cu惰性電極惰性電極陽極：陽極：若是活性電極，若是活性電極，則電極則電極材料本身材料本身失電子，失電子，若是惰性電極，則由溶若是惰性電極，則由溶液中液中陰離子失電子陰離子失電子陰極陰極：不管電極材料是活不管電極材料是活性的還是惰性只起導(dǎo)電作性的還是惰性只起導(dǎo)電作用，不參與反應(yīng)。只由溶用，

11、不參與反應(yīng)。只由溶液中的液中的陽離子得電子陽離子得電子思考：思考：在CuCl2溶液中存在Cu2+、Cl、H+、OH四種離子，為何發(fā)生氧化還原反應(yīng)的是Cu2+、Cl而不是H+、OH？ CuCl2溶液溶液 C CCu2+、Cl、H+、OH一、電解質(zhì)微粒在電解池中的放電順序：一、電解質(zhì)微粒在電解池中的放電順序：1.陽極：電極材料本身或陰離子失電子陽極：電極材料本身或陰離子失電子 （1）活性電極：活性電極：電極材料失電子電極材料失電子 （2）惰性電極：）惰性電極： 還原性強(qiáng)的微粒先失電子還原性強(qiáng)的微粒先失電子 S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-陽極電極方程式模式：陽極電極方程式模式： R

12、 ne- = Rn+ S2- - 2e- = S 2X- - 2e- = X2 （X = I , Br , Cl ） 4OH- - 4e- = O2+ 2H2O二、陰極：陽離子得電子（遵循陽離子氧化性強(qiáng)弱順序）二、陰極：陽離子得電子（遵循陽離子氧化性強(qiáng)弱順序）Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸性）（酸性） Pb2+ Sn2+ Fe2+Zn2+ H+ （水電離出的（水電離出的H+） Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ K+、 Ca2+、 Na+、 Mg2+、 Al3+只有在只有在熔融狀態(tài)熔融狀態(tài)下可以放電，在水溶下可以放電，在水溶液中由于水可以電離出液中由于水可以電離出H+，它們沒有機(jī)會放電

13、它們沒有機(jī)會放電。電極方程式模式：電極方程式模式：Rn+ + ne- = R二、常見電解質(zhì)電解的常見類型二、常見電解質(zhì)電解的常見類型1、陽極為活性電極陽極為活性電極：電極材料失電子生成對應(yīng)的陽離子 R ne- = Rn+陰極陰極( H+): 2H+ 2e-=H2陽極陽極(Cu) : Cu- 2e-=Cu2+總反應(yīng)：總反應(yīng)：Cu + = CuSO4 + H2 電解電解溶質(zhì)濃度增大，溶質(zhì)濃度增大，pHpH增大增大用銀做電極電解硫酸鈉陰極陰極( H+): 2H+ 2e-=H2陽極陽極(Ag) : 2Ag- 2e-=2Ag+總反應(yīng)：總反應(yīng)：2Ag += 2 AgOH + H2 電解電解溶質(zhì)濃度減小，溶

14、質(zhì)濃度減小，pHpH增大增大2.惰性電極（石墨或鉑電極）電解惰性電極（石墨或鉑電極）電解實例實例電極反應(yīng)電極反應(yīng)濃度濃度pHpH值值復(fù)原復(fù)原HClCuCl2電解氯化電解氯化銅溶液銅溶液電解氯化電解氯化氫溶液氫溶液 CuCl2 = Cu+Cl2 電解陽極陽極:(Cl-) : 2Cl-2 e- =Cl2 陰極陰極(Cu2+ )：Cu2+ 2e-=Cu減小減小不變不變加適量加適量CuCl2晶體晶體陽極陽極:(Cl-) : 2Cl-2 e- =Cl2 陰極陰極( H+)：2H+ 2e-= H2減小減小增大增大通入通入適量適量HClCl 2HCl = Cl2 + H2 電解電解對象： 電解質(zhì)本身; 電解

15、質(zhì)濃度 降低;pH 酸PH增大，鹽不變 ，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加 電解質(zhì)本身特點特點: :電解本身型電解本身型 電解無氧酸電解無氧酸(HF除外除外)、不活潑金屬無氧酸鹽的水溶液、不活潑金屬無氧酸鹽的水溶液，就是，就是電解電解質(zhì)本身質(zhì)本身電解電解例如：例如： 電解 2HCl = H2 + Cl2 CuCl2 = Cu + C12電解第二組第二組：電解：電解 H2SO4 、 NaOH、Na2SO4電解電解Na2SO4陽極陽極(OH-): 4OH- 4e- = 2H2O+O2 陰極陰極(H+ ) :4H + 4e- = 2H2 2H2O = 2H2 +O2 通電通電 電解電解含氧酸、強(qiáng)堿和活潑金屬含

16、氧酸鹽含氧酸、強(qiáng)堿和活潑金屬含氧酸鹽的水溶液，實際上都是電的水溶液，實際上都是電解解水水，即：，即： 電解對象：電解對象：電解水電解水； 電解質(zhì)濃度增大電解質(zhì)濃度增大 ；pH pH 酸酸PHPH減小，堿減小，堿PHPH增大，鹽不變增大，鹽不變 ， 要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加水加水 。特點特點: :電解水型電解水型2H2O = 2H2 +O2 通電通電第三組第三組： 電解電解NaCl、MgCl陰極陰極陽極陽極Na+ H+Cl- OH-電解電解NaClNaCl陰極陰極陽極陽極Mg2+H+C l - O H-電解電解MgClMgCl2 2陽極陽極(OH-): 2Cl- 2e- = C

17、l 2 陰極陰極( H+):2H + 2e- = H2 陽極陽極(OH-): 2Cl- 2e- = Cl 2 陰極陰極( H+):2H + 2e- = H2 2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2 +Cl2 通電通電MgCl2+2H2O = Mg(OH)2+H2 +Cl2 通電通電 電解電解活潑金屬無氧酸活潑金屬無氧酸鹽溶液時，電解的總化學(xué)方程式的通式可表鹽溶液時，電解的總化學(xué)方程式的通式可表示為：示為： 電解對象：電解對象： 水和鹽的陰離子水和鹽的陰離子 ； 電解質(zhì)濃度電解質(zhì)濃度 減少減少 ， pH 增大增大 ； 要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加加 對應(yīng)的無氧酸對應(yīng)的無氧酸 。

18、特點特點: :電解放氫氣生堿型電解放氫氣生堿型溶質(zhì)溶質(zhì) + H2O = H2+ 堿堿 + 鹵素單質(zhì)鹵素單質(zhì)X2(或或S)通電通電第三組第三組：CuSO4 、AgNO3陰極陰極陽極陽極SO42- OH-Cu2+ H+陽極陽極OH-NO3-Ag2+ H+電解電解CuSO4溶液溶液電解電解AgNO3溶液溶液陰極陰極 2CuSO4+2H2O 2Cu +O2+2H2SO4陰極陰極(Cu2+ ): 2Cu2+ 4e-=2Cu陽極陽極(OH-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 電解4AgNO3+2H2O 4Ag +O2+4HNO3陰極陰極(Ag2+): 4Ag+ 4e-=4Ag陽極陽極(OH-) :4OH- 4e- = 2H2O+O2 電解 電解電解不活潑金屬含氧酸鹽不活潑金屬含氧酸鹽溶液溶液，電解的總化學(xué)方程電解的總化學(xué)方程 式的通式可表式的通式可表示為：示為： 電解對象：電解對象： 水和金屬陽離子水和金屬陽離子 ；電解質(zhì)濃度；電解質(zhì)濃度 減小減小 ，pH pH 減小減小 ； 要把電解質(zhì)溶液復(fù)原要把電解質(zhì)溶液復(fù)原: :加金屬氧化物加金屬氧化物 。特點特點: :電解放氧氣生酸型電解放氧氣生酸型溶質(zhì)溶質(zhì) + H2O = O2 + 酸酸 + 金屬單質(zhì)金屬單質(zhì)通電通電n 分析電解反應(yīng)的一般思路：分析電解反應(yīng)的一般思路：