人教版化學(xué)選修四43《電解池(第2課時(shí))》教學(xué)課件

1、江西省教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃2012年度課題基于網(wǎng)絡(luò)的高中化學(xué)課件庫的建設(shè)與應(yīng)用研究（課題編號(hào)：GDK-2012-G-72883） 主持人：桂耀榮2022/8/211江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 電解池第2課時(shí)新課標(biāo)人教版高中化學(xué)課件系列選修4 化學(xué)反應(yīng)原理2022/8/212江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮 （1）在NaCl溶液中,NaCl電離出 ，H2O電離出 。 通電后，在電場的作用下， 向陰極移動(dòng)， 向陽極移動(dòng)。 在陽極，由于 容易失去電子，被氧化生成 。 陽極方程式： ; （2）在陰極，由于 容易得到電子被還原生成 使H2O 電離向右移動(dòng)，因此陰極 濃度增

2、大，PH 。 陰極方程式： 。 2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+1、氯堿工業(yè) 電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣。電解原理的應(yīng)用2022/8/213江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮總化學(xué)方程式： ;總離子方程式: 。(3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為： _ ，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？ 陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陽極:產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍(lán)色. 陰極:產(chǎn)生無色、無味氣體電解原理的應(yīng)用2022/8/214江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮(2)避免生成物H2

3、和Cl2混合,因?yàn)? .(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式: .第一個(gè)問題:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問題:電解原理的應(yīng)用2022/8/215江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼 陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 （2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿

4、電解原理的應(yīng)用2022/8/216江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜 陽 極金屬鈦網(wǎng)陰 極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室電解原理的應(yīng)用2022/8/217江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮提示：第二個(gè)問題：精制食鹽水 由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42等雜質(zhì)，會(huì)在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3、所有試劑只有過量才能除盡，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421、用什么方法除去泥沙？電解原理的應(yīng)用

5、2022/8/218江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮泥沙、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-沉降除泥沙略過量BaCl2 溶液除SO42-略過量Na2CO3 溶液除Ca2+. Ba2+ 略過量NaOH 溶液除Fe3+ , Mg2+ 適量HCl溶液調(diào)節(jié)PH 除CO32- 、OH-電解原理的應(yīng)用2022/8/219江西省鷹潭市第一

6、中學(xué) 桂耀榮2、銅的電解精煉、粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅CuSO4溶液、粗銅的精煉 以粗銅為陽極，以純銅為陰極， 以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解陽極： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+ 陰極： Cu2+ +2eCu電解原理的應(yīng)用2022/8/2110江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮2.銅的電解精煉一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅 含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等)純銅

7、粗銅陽極： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni CuAg Au 陰極: Cu2+ + 2e- Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液電解原理的應(yīng)用2022/8/2111江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮3、電鍍、概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層 其它金屬或合金的過程。、電鍍池形成條件+鍍件鍍層金屬含鍍層金屬離子的鹽溶液、鍍件作陰極、鍍層金屬作陽極、含鍍層金屬陽離子 的鹽溶液作電解液、電鍍的特點(diǎn)電鍍液的組成及酸堿性保持不變電解原理的應(yīng)用2022/8/2112江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮4、電冶金（

8、冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等）制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。通直流電后，陽極：2Cl - 2e- = Cl2陰極：2Na+ + 2e- = 2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 結(jié)論：電解法是冶煉金屬的一種重要方 法，是最強(qiáng)有力的氧化還原的手段。電解原理的應(yīng)用2022/8/2113江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮電解熔融氯化鈉制鈉電解原理的應(yīng)用2022/8/2114江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮4、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鎂、鋁等活潑金屬的方法）制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽極：6O 2- 12e- = 3O2陰極：4Al 3+ + 12e- = 4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔

9、融) 4Al + 3O2 冰晶石電解原理的應(yīng)用2022/8/2115江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al冶煉鋁通電總式：2Al2O3 4Al+3O2 原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?電解原理的應(yīng)用2022/8/2116江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮冶煉鋁設(shè)備圖陽極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料電解原理的應(yīng)用2022/8/2117江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮K Ca Na Mg Al Zn Fe

10、 Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au冶煉方法電解法熱分解法熱還原法關(guān)于金屬冶煉的補(bǔ)充知識(shí)1、電解法(KAl)2NaCl(熔融)=2Na + Cl2電解2Al2O3 (熔融)=4Al + 3O2電解2、還原法(ZnCu)常用還原劑有：C、CO、H2、Al等3、熱分解法(HgAg)2HgO = 2Hg + O22AgNO3 = 2Ag + 2NO2+ O2電解原理的應(yīng)用2022/8/2118江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律 若無外接電源， 可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看” 先看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同 再看溶液：兩極插入

11、電解質(zhì)溶液中 后看回路：形成閉合回路或兩極接觸 若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同，則為電鍍池，其余情況為電解池。討論：比較電解池和原電池的異同電解原理的應(yīng)用2022/8/2119江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮裝置原電池電解池實(shí)例原理形成條電極名稱電子流向電流方向電極反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化應(yīng)用發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流電流通過引起氧化還原反應(yīng)兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)電源、電極（惰性或非惰性）、電解質(zhì)（水溶液或熔融態(tài)） 由電極本身決定正極：流入電子 負(fù)極：流出電子 由外電源決定陽極：連電源正極

12、 陰極：連電源負(fù)極（外電路）負(fù)極 正極 電源負(fù)極陰極陽極電源正極（外電路）正極負(fù)極電源正極陽極陰極電源負(fù)極負(fù)極：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反應(yīng)） 正極：2H+ + 2e- =H2（還原原應(yīng)） 陽極：2 CI- - 2e- = CI2 (氧化反應(yīng))陰極: Cu2+ + 2e- = Cu (還原反應(yīng))化學(xué)能 電能電能化學(xué)能設(shè)計(jì)電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池電解氯化銅電解原理的應(yīng)用2022/8/2120江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一

13、層其它金屬的裝置。兩電極接直流電源電極插人電解質(zhì)溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)電解原理的應(yīng)用2022/8/2121江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮1、池型的判斷有外加電源一定為電解池，無外加電源一定為原電池；多池組合時(shí)，一般含活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動(dòng)下的電解池。小

14、結(jié)：一、原電池與電解池的比較及判斷：3、電解池放電順序的判斷陽極放電： 1）惰性電極：則溶液中陰離子放電。 2）非惰性電極：電極材料首先失電子。陰極放電：電極材料受保護(hù)，溶液中陽離子放電。2、電極的判斷原電池，看電極材料，電解池看電源的正負(fù)極。電解原理的應(yīng)用2022/8/2122江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮4、判斷溶液的pH變化：先分析原溶液的酸堿性，再看電極產(chǎn)物。（1）如果只產(chǎn)生氫氣而沒有氧氣，只pH變大； （2）如果只產(chǎn)生氧氣而沒有氫氣，只pH變?。唬?）如果既產(chǎn)生氫氣又產(chǎn)生氧氣 若原溶液呈酸性則pH減??；若原溶液呈堿性pH增大；若原溶液呈中性pH不變。電解原理的應(yīng)用2022/8/2123

15、江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮電極： 陽極鍍層金屬 陰極待鍍金屬制品 小結(jié)：二、電解池的應(yīng)用-電鍍及氯堿工業(yè)待鍍制品銅片硫酸銅溶液電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液：溶液中CuSO4的濃度保持不變。1、電鍍電解原理的應(yīng)用2022/8/2124江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮氯堿工業(yè)原理氯堿工業(yè)（離子膜法）+精制飽和NaCl淡鹽水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHClCl2H+OHNa+Na+交換膜電解原理的應(yīng)用2022/8/2125江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮 電解計(jì)算電子守恒法例1：鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時(shí)間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.

16、P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量。解析：陽極 4OH-4e-=2H2O+O2 陰極 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即產(chǎn)生H+ 2mol. 陰極生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.52=1mol,故還有1mole- 用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol. 電解原理的應(yīng)用2022/8/2126江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH計(jì)算關(guān)系式：例2 ：用石墨電極電解100mL H2

17、SO4與CuSO4的混合液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A電解原理的應(yīng)用2022/8/2127江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮例3：某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)xnH2O，式量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進(jìn)行電解。當(dāng)有0.01 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，溶液中金屬離子全部析出，此時(shí)陰極增重0.32g。求：金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量及 x、n

18、 值；電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。 Mx+ + xe- = M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3產(chǎn)生H+為0.01mol，pH=1電解原理的應(yīng)用2022/8/2128江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮（2）對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是A. P是電源的正極B. F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH- - 4e-=2H2O+O2C.電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電 極均參加了反應(yīng)D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變B 1、如圖所示：通電后A極上析出Ag (1) 判斷電源以及甲、乙、丙三池中的電極名稱，并分別書寫電極反應(yīng)式隨堂練習(xí)電解原理的應(yīng)用2022/8/2129江西省鷹潭市第一中學(xué) 桂耀榮2、下列說法或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（ ）A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵C把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速度加快D與電源負(fù)極相連