化学：43《电解原理的应用》第二课时课件(人教版选修4)

第四章电化学基础,第三节电解池,第二课时电解原理的应用,练习：以碳棒为电极，电解下列溶液，写出电极反应式1、CuCl2HI2、Na2SO4、H2SO4、NaOH3、NaCl，4、AgNO3、,阴极,阳极,氯气,铜,CuCl2Cu+Cl2,阳极:(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2,阴极(Cu2+H+)：Cu2+2e-=2Cu,减小,增大,加适量CuCl2晶体,第一组：电解CuCl2,阴极,阳极,碘,氢气,2HII2+H2,阳极:(I-，OH-):2I-2e-=I2,阴极(H+)：2H+2e-=H2,减小,增大,通入适量HI,第一组：电解HI溶液,阴极,阳极,氧气,氢气,阳极(OH-SO42-):4OH-4e-=2H2O+O2,阴极(H+Na+):4H+4e-=2H2,变大,不变,加H2O,2H2O=2H2+O2,通电,第二组：电解Na2SO4,阴极,阳极,氧气,氢气,阳极(OH-SO42-):4OH-4e-=2H2O+O2,阴极(H+):4H+4e-=2H2,变大,变小,加H2O,2H2O=2H2+O2,通电,第二组：电解H2SO4,第三组：电解NaCl,阴极,阳极,氢气,氯气,阳极(Cl-OH-):2Cl-2e-=Cl2,阴极(Na+H+):2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,减小,增大,通入适量HCl,阴极,阳极,氧气,铜,2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4,阴极(Cu2+H+):2Cu2+4e-=2Cu,减小,加适量CuO固体,第四组：电解CuSO4,阳极(SO42-OH-):4OH-4e-=2H2O+O2,减小,二、电解规律(用惰性电极电解时),1.电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：,电解后溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的即可。,实质：电解水,增大,水,电解后溶液的pH变化如何？,H2SO4溶液pH减小NaOH溶液pH增大Na2SO4溶液pH不变,2.电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的(通入一定量的HCl气体),阳极：2Cl2eCl2,阴极：2H+2eH2,例如：电解盐酸,实质：电解质本身被电解,减小,溶质,电解后溶液的pH.,增大,电解后原溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的。,阳极(C)：2Cl2eCl2,阴极(C)：2H+2eH2,3.电解不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解CuSO4溶液、NaCl溶液等。,例如：电解NaCl溶液,减小,HCl,电解后溶液的pH.,增大,实质：电解质和水都参与电解,电解不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解CuSO4溶液、NaCl溶液等。,阳极：4OH4e2H2O+O2,阴极：2Cu2+4e2Cu,电解后原溶液中溶质的质量分数，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量。,例如：电解CuSO4溶液,实质：电解质和水都参与电解,减小,金属氧化物（CuO）,电解后溶液的pH.,减小,电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等-生成氢气。,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。,阳极(C)：2Cl2eCl2,阴极(C)：2H+2eH2,练习：从H+，Cu2+，Na+，SO42-，OH-，Cl-六种离子中恰当地组成电解质，并将其溶于水后按下列要求进行电解。（1）以碳棒为电极，使电解质质量减小，水量不变，应采用的电解质。（2）以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减小，应采用的电解质。（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量均减小，应采用的电解质。,HClCuCl2,NaOHH2SO4Na2SO4,NaClCuSO4,小结.电解质溶液电解规律（惰性电极）,阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-,与区：电解本身型如CuCl2与区：放氢生碱型如NaCl与区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3与区：电解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+,小结,解答有关电解问题步骤,1.首先观察是否有外接电源,2.分析电解质水溶液的组成,找全离子分两组.,3.观察阳极是否为金属,金属作阳极失电子,4.根据阴阳两极放电顺序写出两极反应式.,5.合并两极反应写出电解反应式.,三、电解原理的应用,1、氯碱工业电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,中国最早的氯碱车间,（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，因此阴极浓度增大，PH。阴极方程式：。,2Cl-2e-=Cl2,2H+2e-=H2,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,思考,总化学方程式：;总离子方程式:.,（3）在电解装置中，可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（4）溶液中的Na+是否可能被还原为金属钠，为什么？,不能用Cu做阳极,金属做阳极失电子,不能,活泼金属阳离子在水溶液中不放电,(5)电解过程中NaOH在哪一电极产生?为什么?,解释:,由于电解时,H+在阴极上得电子析出H2,破坏了水的电离平衡,使水电离出的OH-在阴极附近浓度增大,所以在阴极产生NaOH。,(6)如何检验两极上的电解产物？,用湿润的淀粉KI试纸靠近阳极，若变蓝，证明,在阴极收集一瓶气体，靠近火源能听到“噗”证明,在阴极附近滴加酚酞，溶液能变红证明,Cl2,H2,NaOH,(2)避免生成物H2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+2NaOH=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:,钛网,碳钢,（阳离子）,离子交换膜法工艺流程,淡盐水,电解槽,Cl2,H2,NaOH溶液,纯水（少量NaOH）,粗盐,精盐,提示：,第二个问题：精制食盐水,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,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-,粗盐提纯：,2、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。,、电镀的目的:增强金属抗腐蚀能力,增加美观和硬度。,思考：如果想在铁制品上镀上铜，该如何设计实验？,阳极：,阴极：,电极反应：,Cu2+2e-Cu,Cu-2e-=Cu2+,(3)、电镀池结构,阴极-待镀金属,阳极-镀层金属,电解液-含镀层金属阳离子的盐溶液,(4)、电镀的特点,电镀液的组成及酸碱性保持不变,一般是在空气或溶液中不易起变化的金属（Cu、Ni、Zn、Ag）,3、铜的电解精炼,、粗铜所含的杂质,Zn、Fe、Ni、Ag、Au等,、粗铜的精炼,阳极-粗铜阴极-纯铜电解液-CuSO4溶液,阳极：Zn2eZn2+Fe2eFe2+Ni2eNi2+Cu2eCu2+,阴极：Cu2+2eCu,Au、Ag-阳极泥,精炼铜时，电解液中的Cu2浓度是否会发生改变？,CuSO4的浓度基本保持不变,用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以达到99.95%99.98%。,4、电冶金（冶炼活泼金属钠、钾、钙、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。,4、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）,制取金属Al,电解熔融状态的氧化铝。,通直流电后,阳极：,6O2-12e-=3O2,阴极：,4Al3+12e-=4Al,总反应：,2Al2O3(熔融)4Al+3O2,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。,电解池、电解精炼池、电镀池的比较,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,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,典型例题,1.在铜制品上电镀银时,应选择作为阳极的材料是()。A.AgB.CuC.PtD.石墨,2.将分别盛有熔融的KCl、MgCl2、Al2O3的三个电解槽进行串联,用石墨电极进行电解,通电一段时间后,三个电解槽中分别析出K、Mg、Al的物质的量之比为()。A.1:2:3B.3:2:1C.6:3:2D.6:3:1,A,C,3.用电解法分析水的组成时,为增强水的导电性,需在电解时在水中加入某种电解质,下列各物质中不宜加入的物质是()。A.NaOHB.NaClC.H2SO4D.Na2SO4,B,4.如图所示,X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极质量增加,b极上产生无色无味气体。符合这一情况的是（）。,.,Y.,X,a,b,Z溶液,A,5.用Pt电极电解CuSO4溶液的化学方程式是:2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4,电解到Cu2+离子浓度减少50%时停止通电,若使电解液恢复到原浓度、原体积，应加入的适量物质是（）。A.CuSO4B.Cu(OH)2C.CuOD.CuSO4.5H2O,电解,C,6.用Pt电极电解AgNO3溶液，当阴极析出0.027gAg时,溶液体积为250mL,则电解后溶液的PH为()。A.2B.3C.4D.5,B,7.A、B、C是三种金属，根据下列两个实验，确定它们的还原性强弱顺序为。将A和B浸在稀硫酸溶液中用导线相连，A上有气泡产生，B逐步溶解用惰性电极电解物质的量浓度相同的A、C的硝酸盐混合溶液时，阴极上先析出C,BAC,8.用铂做电极电解某金属氯化物MCln的水溶液，当阳极产生amol气体时，阴极析出mg金属，则金属的相对原子量是（）A.2ma/nB.2na/mC.mn/2aD.an/m,C,CuSO4,H2SO4,C,Pt,Zn,Cu,9.根据下图所示,填写空格:,判断;甲池是池,乙池是池。,甲池,乙池,写出各个电极的电极反应式：,C电极,Pt电极,Zn电极,Cu电极,写出两极总反应式甲池，乙池。,电解,原电,Zn-2e=Zn2+,2H+2e=H2,2Cu2+4e-=2Cu,4OH-4e-=2H2O+O2,2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4,Zn+2H+=Zn2+H2,10.此图是以惰性电极进行电解的装置：,A,D,C,B,CuCl2,AgNO3,写出各电极上的电极反应式；,A.B.C.D.,电解时在各电极上析出生成物的物质的量之比为,Cu2+2e=Cu,2Cl-2e=Cl2,4Ag+4e=4Ag,4OH-4e=2H2O+O2,2:2:4:1,将化学能转变成电能的装置,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层其他金属或