电解池(第3课时)应用

1、内容: 1.氯碱工业-电解饱和食盐水 2.电镀 3.电冶金第三节第三节 电解池电解池第第3课时课时教学目标：教学目标：（一）知识与技能（一）知识与技能1、了解电解池的工作原理，初步掌握一般电解反应、了解电解池的工作原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。产物的判断方法。2、了解电解在电镀、氯碱工作、电冶金方面的应用。、了解电解在电镀、氯碱工作、电冶金方面的应用。（二）过程与方法（二）过程与方法 通过探究活动，培养学生观察、分析、推理及归纳通过探究活动，培养学生观察、分析、推理及归纳总结的能力。总结的能力。（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观 通过活动探究，激发学生主动探究意识。通

2、过了解通过活动探究，激发学生主动探究意识。通过了解电解的应用，感受化学科学对人类生产生活的巨电解的应用，感受化学科学对人类生产生活的巨大影响。大影响。初步理解无机化工流初步理解无机化工流程图方法与技巧程图方法与技巧掌握电解原理的应用掌握电解原理的应用1 . 银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可以表示为： ，在此电池放电时，负极上发生反应的物质是( )A.AgB.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD 2.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的

3、总反应为：高铁电池的总反应为：3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O = Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH，下列叙述不，下列叙述不正确的是正确的是( ) A、放电时负极反应为：、放电时负极反应为： Zn 2OH 2Z(OH)2 B、充电时阳极反应为：、充电时阳极反应为： Fe(OH)3 5OH 3e-FeO424H2O C、放电时每转移、放电时每转移3mol电子，正极有电子，正极有1mol K2FeO4被氧化被氧化 D、放电时正极附近溶液的碱性增强、放电时正极附近溶液的碱性增强C 1.1.在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O

4、电离出电离出 。通电后，在电场的。通电后，在电场的作用下，作用下， 向阴极移动向阴极移动 向阳极移动。向阳极移动。 在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧容易失去电子，被氧化生成化生成 。 阳极方程式：阳极方程式： ; ; 2. 2.在阴极，由于在阴极，由于 容易得到电子被还容易得到电子被还原生成原生成 使使H H2 2O O 电离向右移动，电离向右移动，因此阴极因此阴极 浓度增大，浓度增大，PHPH 。阴极方程式：阴极方程式： 。 2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-,Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+1、氯碱

5、工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）H+Na+Cl-OH-(二二)电解池的应用电解池的应用总化学方程式：总化学方程式： ; ;总离子方程式总离子方程式: .(3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？都有气体产生，如何检验气体的种类？ NaOHHClOHNaCl222222电解OH2HClOH2Cl2222电解 阴极附近的溶液无色变为红色阴极附近的溶液无色变为红色阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极把湿润的碘化钾淀

6、粉试纸放在阳极附近附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KI淀粉试淀粉试纸变蓝色纸变蓝色.(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,既减少减少Cl2的产的产量，又会生成量，又会生成NaClO,使产品不纯且干扰电解使产品不纯且干扰电解,写出写出反应方程式: .第一个问题:Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决解决方法:使用离子交换膜使用离子交换膜氯碱工业（离子膜法）氯碱工业（离子膜法）+精制饱和精制饱和NaCl淡盐水淡盐水Cl2H2NaOH溶液溶液H2O含少量含少量NaOHClCl2

7、H+OHNa+Na+交换膜交换膜工业离子交换膜电解食盐水示意图 提示：提示：第二个问题：精第二个问题：精制制食盐水食盐水 由于粗盐中含有泥沙、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？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、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？合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？泥沙

8、泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-NaNa+ +、 ClCl- -、 MgMg2+2+、 CaCa2+2+、 FeFe3+3+ 、引入引入BaBa2+2+ Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入引入OH-Na+、 Cl-、CO32-、OH-Na+、 Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略过量略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略过量略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+. Ba2+ 略过量略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+ , Mg2+ 适量适量HCl溶液溶液调节调节PH 除除C

9、O32- 、OH-产物用途1 1） 生产肥皂生产肥皂2 2） 生产玻璃生产玻璃 3 3）有机合成如溴乙烷消去反应等有机合成如溴乙烷消去反应等1.NaOH1） 工业制盐酸工业制盐酸 2 2） 工业制漂白粉工业制漂白粉3）有机物合成如氯乙烯、聚氯乙烯）有机物合成如氯乙烯、聚氯乙烯 、氯氯代烃等代烃等1 1） 工业制盐酸工业制盐酸 2） 工业生产氨气工业生产氨气3）工业油脂氢化）工业油脂氢化 4）工工业提纯精硅（业提纯精硅（SiCl4+H2）5） 冶金工业还原剂冶金工业还原剂3.H22.Cl2电极：电极： 阳极阳极镀层金属镀层金属 阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 (二二)电解池的应用电解池的应用待

10、镀制品待镀制品铜片铜片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电解质溶液：溶液中电解质溶液：溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。的浓度基本保持不变。2、电镀电镀精炼铜精炼铜一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、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。线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜粗铜

11、 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极： Zn-2e- = Zn2+Fe 2e- = Fe2+ Ni-2e- = Ni2+Cu-2e- = Cu2+ Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极: Cu2+ + 2e- = Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？略略CuSO4溶液溶液 在金属活动顺序表中在金属活动顺序表中, 等金属等金属的还原性很强的还原性很强,这些金属都很容易失电子这些金属都很容易失电子,因此不能用一因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来般的方法和还原剂使其从化合物中还原

12、出来,只能用只能用电电解其化合物解其化合物 状态方法来冶炼状态方法来冶炼. 如工业冶炼如工业冶炼 - Na -Mg -Al 3.电冶金电冶金K、Ca 、 Na、 Mg、AlNaClMgCl2Al2O3熔融熔融制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。电解熔融状态的氯化钠。阳极：阳极： 2Cl - 2e- = Cl2阴极：阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl2 通电 制取金属铝制取金属铝电解熔融的电解熔融的Al2O36O 2- 12e- = 3O2阳极：阳极：阴极：阴极：4Al 3+ + 12e- = 4Al总反应：总反应：2Al2O3

13、(熔融熔融) 4Al + 3O2 通 电 冰晶石冰晶石例题例题1：关于电解：关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确水溶液，下列叙述正确的是（的是（ ）A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈溶液，溶液呈棕色棕色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色呈无色D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性中，充分搅拌后溶液呈中性B 2.在铁制品上镀一层锌，以下方案设计正在铁制品上镀一层锌，以

14、下方案设计正确的确的 ( ) A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，镀件为阳极，溶液中含有锌离子铂作阴极，镀件为阳极，溶液中含有锌离子 C铁作阳极，镀件为阴极，溶液中含有亚铁离铁作阳极，镀件为阴极，溶液中含有亚铁离 子子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子A 3、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：过导线与直流电源相连。请回答以下问题

15、：（1）若）若X、Y都是惰性电极，都是惰性电极，a是饱和是饱和NaCl溶液，实溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中电解池中X极上的电极反应式极上的电极反应式为为 。在在X极附近观察到的实验现象是极附近观察到的实验现象是 。Y电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法检验该电极反应产物的方法是是 。 a A X Y + 2H+ + 2e- = H2放出气体放出气体,溶液变红溶液变红2Cl- - 2e- =Cl2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近, 试纸变蓝色。(2)如要用电解方法精炼粗铜，如要用电解方法

16、精炼粗铜， 电解液电解液a选用选用CuSO4溶液，则溶液，则X电极的材料是电极的材料是 ，电极反应式为电极反应式为 。Y电极的材料是电极的材料是 ，电极反应式为电极反应式为 . 纯铜纯铜粗铜粗铜Cu 2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = Cu a A X Y + 4、氯碱厂电解饱和食盐水制取氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：的工艺流程示意图如下： 依照图示，完成下列填空：依照图示，完成下列填空： 在电解过程中，与电源正极相联的电极上在电解过程中，与电源正极相联的电极上所发生反应的化学方程式为所发生反应的化学方程式为_与电源负极相连的电极附近，与电源负极相连的电极附近

17、，溶液溶液PH值值_（选填：不变，升高（选填：不变，升高或下降）。或下降）。 工业食盐含工业食盐含Ca2 、Mg2等杂质，精制过等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为程发生反应的离子方程式为_2Cl- 2e- = Cl2 升高升高 Ca 2 +CO3 2 = CaCO3 Mg 2 + 2 OH = Mg(OH)2 如果粗盐中如果粗盐中SO42 含量较高，必须添加钡试剂含量较高，必须添加钡试剂除去除去SO42，该钡试剂可以是，该钡试剂可以是_。ABa (OH)2 BBa (NO3 )2 CBaCl2A、C 为有效除去为有效除去Ca2 、Mg2 、 SO42，加入试，加入试剂的合理顺序为剂的合理顺

18、序为_（选填（选填A、B、C，多填扣分）。，多填扣分）。A先加先加NaOH，后加，后加 Na2CO3，再加钡试剂。，再加钡试剂。B先加先加NaOH，后加钡试剂，再加，后加钡试剂，再加Na2CO3。C先加钡试剂，后加先加钡试剂，后加NaOH，再加，再加Na2CO3.B、C 脱盐工序中利用脱盐工序中利用NaOHNaOH和和NaClNaCl在溶解度上的在溶解度上的差异，通过差异，通过_冷却、冷却、_（填写操（填写操作名称）除去作名称）除去NaClNaCl。 在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止极区和阴极区，防止ClCl2 2与与 NaOHNaOH

19、反应；采用反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，无隔膜电解冷的食盐水时，ClCl2 2与与 NaOHNaOH充分充分接触，产物仅是接触，产物仅是NaClONaClO和和H H2 2，相应的化学方，相应的化学方程式为程式为 。蒸发蒸发 过滤过滤 NaCl +H2O = NaClO + H2 (习题习题1） 、 在元素周期表中，锌（在元素周期表中，锌（30Zn） .镉（镉（48Cd）.汞（汞（80Hg）同属于锌族，锌和汞在自然界中常共生，镉的金属活动性介于锌同属于锌族，锌和汞在自然界中常共生，镉的金属活动性介于锌和汞之间。湿法炼锌过程中产生的铜镉渣中含有和汞之间。湿法炼锌过程中产生的铜镉渣中含有Cu.

20、Cd.Zn等多等多种金属种金属,可用生产金属镉可用生产金属镉.镉的主要用途可以作镍镉的主要用途可以作镍-镉电池镉电池,以及用以及用于颜料生产于颜料生产,镉化合物还在镉化合物还在PVC稳定剂稳定剂.发光材料发光材料.杀菌剂等方面有杀菌剂等方面有广泛的应用广泛的应用. 镉的生产流程如图示意如下镉的生产流程如图示意如下:硫酸硫酸铜铜渣渣浸浸出出液液金属金属粉末粉末粗粗镉镉溶溶液液1铜铜镉镉渣渣硫酸硫酸残残渣渣溶溶液液 2电解电解精精镉镉电电解解溶溶液液 请回答下列问题请回答下列问题: （1）镉在元素周期表中第）镉在元素周期表中第 周期。周期。 （2）写出步骤）写出步骤反应的离子方程反应的离子方程式式

21、 。 （3）步骤）步骤所加入的金属的名称是所加入的金属的名称是 ， 如何处理如何处理“溶液溶液1”？ ; （4）步骤）步骤用用“溶液溶液2”作电解液，镉作电解液，镉 在在 极析出，极析出， 该电极材料是该电极材料是 . 五五Cd +2H+ =Cd2+ + H2锌锌回收锌回收锌阴阴镉板镉板 (5) “电解废液电解废液”中含有镉，不能直接作为中含有镉，不能直接作为污水排放。目前含镉的废污水中加入硫化污水排放。目前含镉的废污水中加入硫化钠，沉淀镉离子，写出硫化钠沉淀镉离子钠，沉淀镉离子，写出硫化钠沉淀镉离子的离子方程式：的离子方程式： 。Cd2+ + S2- = CdS（习题（习题2）、海水的综合利

22、用可以制海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：备金属镁，其流程如下图所示：（1）若在空气中加热）若在空气中加热MgCl26H2O，生成的是，生成的是Mg(OH)Cl或或MgO，写出相应反应的，写出相应反应的化学方程式化学方程式: ; ; (2)用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的燥的HCl气流中加热气流中加热MgCl26H2O时，能得到无水时，能得到无水MgCl2，其原因是，其原因是 . 在干燥的在干燥的HCl气流中气流中,抑住了抑住了MgCl2水解水解,且带走且带走MgCl26H2O受热产生的水气受热产生的水气,故能得到无水故能得

23、到无水MgCl2.MgCl26H2O = Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O或或MgCl26H2O = MgO + 2HCl + 5H2O(3)写出用海滩上的贝壳制写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学反应方的化学反应方程式程式 , 。(4)电解无水电解无水MgCl2可制取金属镁和氯气，其中副可制取金属镁和氯气，其中副产品氯气和粉末状熟石灰反应可制得漂白粉，产品氯气和粉末状熟石灰反应可制得漂白粉，制漂白粉的化学反应方程式为制漂白粉的化学反应方程式为_CaCO3 = CaO +CO2高温CaO + H2O =Ca(OH)22Cl2 +Ca(OH)2 =CaCl2 +Ca(ClO)2 +H2O（6）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过