电解池(第二课时).ppt

1、（第二课时）,电解池,K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+ Sn2+ Pb2+(H+) Cu2+Hg2+Ag+,S2- I - Br- Cl- OH - 含氧酸根离子 F-,思考： 下面的水溶液使用石墨电极进行电解： 硫酸、氢氧化钠、硫酸钠、氯化铜、氯化氢、 硝酸银、氯化钠 预测每一种溶液在阴极和阳极上的生成物 写出两电极反应式和电解方程式,放电顺序：,当阳极为金属电极(除铂、金外)时，金属电极优先放电。,分析电解反应的一般思路（惰性电极）,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,阴极： 4H+ + 4e- = 2H2,阳极： 4OH-

2、 - 4e- = 2H2O + O2,H+ 离子移向阴极， SO42-、OH- 离子移向阳极,电解稀H2SO4溶液,（阴）,（阳）,电解Na2SO4溶液和NaOH溶液,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极: 4H + 4e- 2H2 ,思考： 稀H2SO4、稀NaOH溶液和稀Na2SO4溶液的 电解能称作“水的电解”吗？,阳极：2Cl- 2e- Cl2 阴极：Cu2+2e- Cu,电解CuCl2,阳极：2Cl- 2e-Cl2 阴极：2H+2e- H2,电解HCl,电解NaCl溶液,阳极: 2Cl- 2e- Cl 2,阴极: 2H + 2e- H2 ,电解AgNO3溶液,4、电解的反

3、应规律（用惰性电极）,（阴）,（阳）,电解水：如电解稀H2SO4、稀NaOH溶液、Na2SO4溶液,反应：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的离子不放电，水耗离子浓度添,4、电解的反应规律（用惰性电极）,（阴）,（阳）,电解电解质：如电解CuCl2溶液、盐酸,反应：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐的离子都放电，离子浓度急速降,（阴）,（阳）,4、电解的反应规律（用惰性电极）,（阴）,（阳）,电解电解质和水：如电解AgNO3溶液、NaCl溶液,反应：金属离子单放电，产物必得金、氧、酸,（阴）,（阳）,反应：酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤,不活泼金属的含氧酸盐,活泼金属的无氧酸盐,小结： 电极产物：

4、 阳极出氧、卤，阴极得氢、金 电解的反应规律 盐的离子不放电，水耗离子浓度添 盐的离子都放电，离子浓度急速降 金属离子单放电，产物必得金、氧、酸 酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤,（第三课时）,电解池,思考:,用硫酸铜溶液做电解质,用含有锌、金、银等金属杂 质的粗铜板与电源正极连接做阳极，用纯的铜薄片和电源 负极连接做阴极，进行电解反应时，纯的铜薄片在电极上 “长大”，得到纯度很大的精铜板，相反粗铜板“瘦身”变小。 这是为什么？能分析发生的变化吗？,阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+ 阴极（纯铜）：Cu2+ 2e- = Cu,铜的电解精炼,思考：在电解精炼含有锌、金、银等金属杂质的粗铜

5、时，为什么银和金沉积在阳极泥中，而锌却留在电解质溶液中？电解液(硫酸铜溶液)的浓度是否会变化？,阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+ 阴极（纯铜）：Cu2+ 2e- = Cu 电解液：硫酸铜溶液（含硫酸）,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。有没有办法可以防止钢铁发生腐蚀呢? 最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。,电镀铜,阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的溶液,电镀池（电解池一种特殊形式）,：使金属增强抗腐蚀能力、增加美观 和表面硬度。,（1）概念,Mn+ + ne- = M,M ne- = Mn+,：应用电解原理

6、在某些金属表面镀上 一薄层其它金属或合金的过程。,（2）目的,（3）装置,（4）特点, 电解质溶液浓度不变, 阳极金属本身参加了电极反应,通电后 阳极（铜片）： Cu - 2e-= Cu2+ 阴极（被镀金属）：Cu2+ + 2e- = Cu,通电前 CuSO4 = Cu2+ + SO42-,思考： 镀件（待镀的铁器件）、镀层金属（铜）分别和直流 电源的哪一个电极相连？电镀液主要的成分是什么物质？ 电镀时发生什么电极反应？,讨论：用金属锌作阳极，铁作阴极，氯化锌溶液作电解质溶液，能否在铁的表面镀上一层锌？,电镀工业污染简介,重金属污染,水中的重金属污染物主要包括 ：主要包括 汞（Hg）、镉（Cd

7、）、铅（Pb）和铬（Cr）等；,危害：,水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富 集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；,水中的重金属污染物通过食物链被富集，浓度逐级加大,某些污染物可以被微生物转化为毒性更大的有机化 合物。,重要事件：日本的水俣病和痛痛病事件 。,电镀工业污染简介,重金属污染,水中的重金属污染物主要包括 ：主要包括 汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）和铬（Cr）等；,危害：,水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富 集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；,水俣病事件 19531956年日本熊本县水俣市，因为氮肥厂排放了含有汞废渣和废水，造成水俣湾水体受到汞和甲机汞污染，并

8、在鱼贝类体内富集，人长期食用这种鱼贝会引起中毒，引起麻痹，运动失调，痉挛中枢神经病症，严重眼睛失明，精神错乱。 在当时发病人数283人，其中60人死亡。,金属镉与疼痛病 1931年起，日本富山县神通川流域出现了一种怪病，使许多妇女自杀。由于得了骨痛病，又叫痛痛病，表明痛得厉害，用一个痛字还不足以形容。这种病一开始是在劳动过后腰、手、脚等关节疼痛，在洗澡和休息后则感到轻快；延续一段时间后，全身各部位都神经痛、骨痛尤烈，进而骨骼软化萎缩（如图所示），以致呼吸、咳嗽都带来难忍之苦，因而自杀,锌，铅的冶炼厂排放了含镉的废水污染了河流，农民用污染的水灌溉农田，人们长期食用含镉水灌溉的稻米所以中毒,电镀铜

9、与铜的电解精炼、电解CuCl2溶液的比较,铜被氧化成为 Cu2+，进入溶液,铜,待镀件,新生成的铜沉 积在镀件上,Cu 2e- = Cu2+,Cu2+ 2e- = Cu,阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al,冶炼铝,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,思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?,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

10、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,电解食盐水,现象： 阳极：有气泡产生，使湿润的KI 淀粉溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,阳极：2Cl-2e- =Cl2 阴极：2H+2e- =H2 总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2 (条件:通电),实验装置,（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 （2）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产

11、量。,氯碱工业:离子交换膜法制烧碱,Cl2,Cl2,Cl,H2,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,阳极室,阴极室,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,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移,化学能转化为电能,负极,正极,阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移,都是氧化还原反应,指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。

12、,练习, ,e-,e-,e-,e-,e-,+,阳,阴,原电池,电解池,思考:下列装置中,哪些是原电池;哪些是电解池?,A,B,C,D,E,F,关键:看是否有外接电源,有则为电解池。,1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的,练 习,板,2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是,练习:现有的NaCl晶体中混有少量Na2SO4和(NH4)2CO3，请设计实验除去杂质,

13、并回答下列问题:,(1)除去(NH4)2CO3用加热好还是加强碱后再微热好?你 的选择是 。理由是,判断(NH4)2CO3已除尽的方法是,（2）除去SO42-的具体方法是,判断SO42-已除尽的方法是,加热好,因(NH4)2CO3受热完全分 解，不残留杂质，操作简单，试剂节省。,电化学的计算,解题基本思路:,1、写出电极反应式或电解总反应式；,2、依题意列关系式求解；,例1：用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L氧气（标况），求金属M的相对原子质量。,例2 ： 某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成10

14、0mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求： 金属M的相对原子质量及 x、n 值； 电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。,Mx+ + xe- = M 0.005mol 0.01mol 0.32g,所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3,产生H+为0.01mol，pH=1,例3：在500 gCuSO4溶液中插入两根电极。一极为铁，一极为含杂质锌均匀的粗铜，通电一段时间后，切断电源，立即将电极取出，这时铁极上析出7.04 g铜，电解液增重0.02 g。求粗铜中锌的质量分数。,设溶解的粗铜中,Cu和Zn的物质的量

15、分别为 x 、y,64 g/mol x + 65 g/mol y 7.04 g = 0.02 g,(电子守恒),(质量守恒),解得: x = 0.09 mol ; y = 0.02 mol,18.4%,例4: 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.,解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0