第三课时电解原理的应用课件

第四章电化学基础第三节：电解池第三课时三、电解原理的应用电解原理并不难，相关材料做极板；两板接通直流电，阳极氧化阴极还。电解质溶液或熔融态的电解质<活动探究1>请选用合适药品和仪器画出你设计的电解池装置并写出电极反应式和总反应化学方程式。有下列材料：饱和NaCl溶液、熔融的NaCl、石墨、外接直流电源、导线、电解槽①以熔融的NaCl为离子导体②以饱和NaCl溶液为离子导体熔融的NaCl石墨石墨饱和NaCl溶液石墨石墨①熔融的NaCl

为离子导体②饱和NaCl溶液为离子导体阳极：阴极：总反应：2NaClCl2↑+2Na2Cl-－2e-=Cl2↑2Na++2e-=2Na阳极：阴极：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑2Cl-－2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑1.电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）

铝土矿食盐晶体1、电冶金（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。电解熔融氯化钠熔融NaCl阴极阳极e-e-Na+Cl-2Cl--2e-=Cl22Na++2e-=2Na氧化反应还原反应总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解熔融氯化钠制钠阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al冶炼铝通电总式：2Al2O34Al+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

在金属活动顺序表中,

等金属的还原性很强,这些金属都很容易失电子,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,只能用电解其化合物

状态方法来冶炼.如工业冶炼

—Na

-Mg

-Al

K、Ca、Na、Mg、AlNaClMgCl2Al2O3熔融2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑2、电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气（氯碱工业）电解饱和食盐水反应原理

思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。

在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源实验装置

（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-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+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:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试 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,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:离子交换膜法制烧碱阳极：阴极：阳离子交换膜：

只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。阴极室产物：

NaOH、H2阳极室产物：Cl2+-精制饱和食盐水水(含少量NaOH)Cl2NaOH溶液淡盐水Na+H22Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑

－+Cl2Cl2Cl—H2Na+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

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+

、SO42—1、用什么方法除去泥沙？粗盐的成份：

泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水

含少量Ca2+.Mg2+精制盐水泥沙、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-有下列材料：碳棒、银电极、铜电极、导线、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液、外接直流电源，电解槽、金属小饰物，请选用合适药品和仪器设计一个装置使小饰物改变容颜，并画出设计草图。

<活动探究2>

金属换妆大比拼连线阳极电解质溶液阴极结果碳棒铜电极银电极CuSO4溶液AgNO3溶液金属小饰物饰物镀铜饰物镀银铜电极CuSO4溶液金属小饰物饰物镀铜银电极AgNO3溶液饰物镀银金属小饰物哪个方案会使小饰物的容颜改变的更彻底呢？3、电镀

电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。(1)电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程.铁片铜片硫酸铜溶液①电极：阳极——镀层金属或惰性电极阴极——待镀金属制品②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。

溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小铁制品阳极：阴极：Cu－2e－=Cu2+Cu2+

＋2e－=Cu电解后，CuSO4溶液的浓度如何变化？实验结果：在铁制品上镀上了一层铜镀件镀层金属电镀液不变(4)电镀池形成条件：+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液①镀件作阴极②镀层金属作阳极③含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液(5)电镀的特点：一多，一少，一不变。(2)电镀的目的：增强防锈抗腐能力；b.增加美观和表面硬度。(3)镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极：镀层金属（纯铜板）阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质（硫酸铜溶液）电镀铜<活动探究2>①以石墨为电极电解CuSO4溶液②以铜为电极电解CuSO4溶液石墨石墨+—CuSO4

溶液铜铜+—CuSO4

溶液实验注意：1、注意观察两极附近及两极板的变化（可以把电极拿出来观察）2、使用学生电源中的直流电源接线柱，连接导线时注意由学生电源的正负接线柱判断好阴阳极3、实验结束后，关闭学生电源，拿出电极阳极现象电极反应式阴极现象电极反应式石墨石墨+—CuSO4

溶液铜铜+—CuSO4

溶液4OH－-4e—=2H2O+O2↑2Cu2++4e—=2CuCu–2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu电极附近有气泡冒出（电极表面变疏松）电极不断溶解电极上有红色物质析出电极上有红色物质析出为什么阴极现象相同？为什么阳极现象不同？活性电极与惰性电极

惰性电极:用Pt、Au、石墨等为材料制作的电极,惰性电极本身不参与电极上的氧化还原反应，只起导电作用。

活性电极：除了惰性电极外，其他电极一般都可称之为活性电极，活性电极作阳极时，电极本身参与氧化还原反应镀了一层铜镀了一层铜CuSO4

溶液<深入思考>若提供一块粗铜（含Zn、Fe、Ni、Au、Ag等杂质），一块纯铜，CuSO4溶液，电解槽，直流电源，如何根据电镀原理提纯粗铜，请设计实验装置。纯铜粗铜阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni

-2e-

=Ni2+

ZnFeNiCuAgAu阴极:阳极泥Cu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu一般火法冶炼得到的铜含杂质较多，这种粗铜的导电性还不能满足电气工业的要求，因此必须利用电解的方法精炼。利用电镀原理进行电解精炼4.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(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu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4、铜的电解精炼阳极：粗铜Cu－2e－=Cu2+

比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：Zn－2e－=Zn2+

Fe－2e－=Fe2+

Ni－2e－=Ni2+

比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。阴极：纯铜薄片Cu2+

＋2e－=Cu提炼金、银等贵重金属。电镀应用于铜的精炼电极反应式阴极（纯铜）:Cu2++2e-=Cu(还原反应)阳极（粗铜）:Cu-2e-=Cu2+(氧化反应)电解精练铜原理粗铜板纯铜板硫酸铜溶液银的电解精炼粗银含杂质(ZnFeNiCuAu等)纯银粗银阳极：

Zn－

2e-

→Zn2+Fe－

2e-→Fe2+Ni－

2e-→Ni2+Cu－2e-→Cu2+Ag－2e-→Ag+

ZnFeNiCuAgAu阴极:

Ag

++e-→Ag

阳极泥问：电解完后，AgNO3溶液的浓度有何变化？AgNO3溶液电解池、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层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②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。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②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1、电冶金：冶炼活泼金Na、Mg、Al等

2、电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气－－氯碱工业

3、电镀：①在金属表面镀上一薄层其他金属

②电解精炼（铜）巩固应用：AC1、电解饱和食盐水时，阴极区生成的产物为（）

A、氢气

B、氯气

C、氢氧化钠

D、以上都有2、在铁制品上镀一定厚度的铜层，以下方案设计正确的是（）A、铜作阳极，镀件作阴极，溶液中含有铜离子B、铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子C、铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D、铜作阴极