電解池的應(yīng)用+高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)電解池4.2.2電解原理的應(yīng)用1、熟知電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，會(huì)寫(xiě)其電極反應(yīng)式及化學(xué)方程式2、學(xué)會(huì)以電子守恒的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行電化學(xué)計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)1、上一節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了電解原理，知道了電解池的工作原理，也明白了，電解過(guò)程時(shí)放電的逆過(guò)程，那么電池可以用來(lái)供電，那電解池又可以用來(lái)干什么了？思考一、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水(1)氯堿工業(yè)的概念：燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)(制燒堿、氯氣和氫氣)。(2)電解飽和食鹽水的原理原理分析裝置圖通電前氯化鈉溶液中含有的離子是

通電時(shí)移向陽(yáng)極的離子是

，移向陰極的離子是

.電極反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)陰極反應(yīng)化學(xué)方程式離子方程式Na＋、Cl－、H＋、OH－Cl－、OH－Na＋、H＋2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應(yīng))2H＋＋2e－=H2↑(還原反應(yīng))2H2O+2NaCl=H2↑+Cl2↑+2NaOH電解2H2O+2Cl-

=H2↑

+Cl2↑

+2OH-

電解2、若在兩極附近均滴加酚酞試液，會(huì)有什么現(xiàn)象?思考陰極試液變紅(因H+放電，促進(jìn)了水的電離，使陰極區(qū)溶液顯堿性)！陽(yáng)極無(wú)明顯變化！3、整個(gè)電解質(zhì)溶液的PH如何變化?PH增大(生成了堿)4、上述裝置的缺點(diǎn)有哪些？①H2和Cl2

混合爆炸，不安全②Cl2會(huì)和NaOH反應(yīng)，會(huì)使得到的NaOH不純(Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO＋H2O)5、裝置如何改進(jìn)?使用離子交換膜(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程工業(yè)生產(chǎn)中，電解飽和食鹽水的反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行①陽(yáng)離子交換膜電解槽陰極材料：碳鋼陽(yáng)極材料：鈦(起導(dǎo)電作用)②陽(yáng)離子交換膜的作用只允許Na＋等陽(yáng)離子通過(guò)，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過(guò)，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液反應(yīng)而影響氫氧化鈉溶液的產(chǎn)量和質(zhì)量a.能傳導(dǎo)溶液中的陽(yáng)離子;b.阻止陰離子和氣體分子通過(guò)。－+Cl2Cl-H2Na+H+OH-淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)極陰極陽(yáng)極室陰極室Na+氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性①因?yàn)殛?yáng)極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2會(huì)發(fā)生反應(yīng)，Cl2和NaOH會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此工業(yè)上常用特殊的電解槽電解飽和食鹽水，一般用陽(yáng)離子交換膜將電解槽分隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)②陰極室加入含少量NaOH的目的:增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性。③陽(yáng)極區(qū)Cl－放電生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水會(huì)使陽(yáng)極區(qū)呈酸性④離子交換膜種類(lèi)有陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜、質(zhì)子交換膜等。離子交換膜的作用:a.隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽(yáng)極產(chǎn)物之間或產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng);b.用于制備某些物質(zhì):通過(guò)離子定向移動(dòng)使得陰極區(qū)或陽(yáng)極區(qū)得到所制備的新物質(zhì);c.對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離、提純等?！編c(diǎn)強(qiáng)調(diào)】(4)氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用①氯堿工業(yè)產(chǎn)品主要有NaOH、Cl2、H2、鹽酸、含氯漂白劑②電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)產(chǎn)品在有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用1、下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液（含酚酞）電解產(chǎn)物的裝置是(

)

D【練一練】2、關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是（）A、電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B、若在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色C、若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無(wú)色D、電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行訠【練一練】鍍金獎(jiǎng)杯

鍍金飾品

景泰藍(lán)2、電鍍(1)電鍍的概念：利用電解原理在某些金屬表面(鍍件)鍍上一薄層其他金屬或合金(鍍層)的加工工藝(2)電鍍的主要目：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀(guān)【注意】鍍層金屬通常是一些在空氣中或溶液里不易起變化的金屬和合金(性質(zhì)比較穩(wěn)定)(3)電鍍池的構(gòu)成以在鐵制鑰匙上面鍍銅為例陽(yáng)極材料:鍍層金屬Cu電極反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+陰極材料:鍍件鐵制鑰匙陰極(鍍件)：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：Cu+Cu2+=Cu2++Cu電解現(xiàn)象：鐵件表面鍍一層紅色的銅，銅片不斷溶解特點(diǎn)：硫酸銅溶液濃度的變化是不變(Cu2+濃度保持不變。)

陽(yáng)極鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連作陽(yáng)極

陰極待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相連作陰極電鍍液含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液特點(diǎn)電鍍時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度保持不變；陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等；陽(yáng)極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等電鍍池的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3、回答下列問(wèn)題①a、b哪一極為正極(鐵叉是鍍件)？②若要給鐵叉鍍鋅，a端電極選用什么材料？選擇何種溶液？e-鍍件作陰極，所以b為負(fù)極，a為正極。鋅是鍍層金屬，則a端電極應(yīng)選用純鋅作電極材料；選擇可溶性鋅鹽作電鍍液?！揪氁痪殹?、若在銅片上鍍銀時(shí)，下列敘述正確的是（）①將銅片接在電源的正極上②將銀片接在電源的正極上③在銅上發(fā)生的反應(yīng)是：Ag++e—=Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是：4OH—-4e—=O2↑+2H2O⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液A、①③⑥B、②③⑥C、①④⑤ D、②③④⑥B【練一練】6、粗銅中含鋅、銀、金等雜質(zhì)，結(jié)合電解原理如何設(shè)計(jì)電解池進(jìn)行粗銅的精煉?思考3、電解精煉銅(1)原理:電解精煉粗銅時(shí)，通常把純銅作陰極，把粗通板(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)作陽(yáng)極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液，當(dāng)通以直流電時(shí)，作為陽(yáng)極的粗銅逐漸溶解，在陰極上析出純銅，這樣可得符合電氣工業(yè)要求的純度達(dá)99.95%～99.98%的銅(2)電極反應(yīng)①陽(yáng)極反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni

-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+ZnFeNiCuAgAu陽(yáng)極泥：相對(duì)不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽(yáng)極泥②陰極反應(yīng)以陽(yáng)離子形式留于溶液中Cu2++2e-=Cu(3)反應(yīng)特點(diǎn)銅的電解精煉時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Cu2+濃度中有所減??；陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量不相等；陽(yáng)極失電子總數(shù)和陰極得電子總數(shù)相等(得電子的金屬只有銅，但是失電子的金屬有鐵，鎳，銅)【注意】電解精煉中，比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)溶解，而比需要精煉的金屬不活潑的雜質(zhì)會(huì)沉積(如：精煉鎳時(shí)Cu就會(huì)沉積)銅精煉陽(yáng)極爐車(chē)間鎳鐵精煉爐5、用含少量鐵的粗銅做陽(yáng)極，純銅片做陰極，硫酸銅溶液做電解液，電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極質(zhì)量減少xg，則（）A、電解液質(zhì)量增加X(jué)gB、陰極質(zhì)量增加X(jué)gD陰極質(zhì)量增加ag，且a＜xC、陰極質(zhì)量增加ag，且a＞xC【練一練】6、以硫酸銅溶液做電解液，對(duì)含有雜質(zhì)Fe、Zn、Ag的粗銅進(jìn)行電解精煉，下列敘述正確的是（）①粗銅與直流電源負(fù)極相連②陰極發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e－＝Cu④雜質(zhì)Ag以Ag2SO4的形式沉入電解槽形成陽(yáng)極泥③電路中毎通過(guò)0.5mol電子，得到精銅質(zhì)量為16gA、①③D、②③C、③④B、②④D【練一練】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(chēng)電極反應(yīng)電解質(zhì)濃度將電能轉(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層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)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。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)視情況具體分析濃度減小濃度不變①電解精煉過(guò)程中的“兩不等”:a.電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等;b.陰極增加的質(zhì)量和陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等。②電鍍過(guò)程中的“一多，一少，一不變”︰a.“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積;b.“一少”指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解;c.“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變?！編c(diǎn)強(qiáng)調(diào)】4、電冶金(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過(guò)程。如Mn＋＋ne－=M(2)電解法適用范圍：用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)(無(wú)水環(huán)境)KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法加熱法物理提取法①電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉電極反應(yīng)陽(yáng)極2Cl－－2e－=Cl2↑

陰極2Na＋＋2e－=2Na總反應(yīng)2NaCl(熔融)=2Na＋Cl2↑電解熔融NaCl陰極陽(yáng)極e-e-Na+Cl-總反應(yīng)：2NaCl=2Na+Cl2↑電解陰極環(huán)繞在陽(yáng)極外面，兩極之間用隔膜D隔開(kāi)。②電解熔融的氯化鎂制金屬鎂電極反應(yīng)陽(yáng)極2Cl－－2e－=Cl2↑陰極Mg2＋＋2e－=Mg總反應(yīng)MgCl2(熔融)

=Mg＋Cl2↑電解③電解熔融的氯化鎂制金屬鎂電極反應(yīng)陽(yáng)極陰極總反應(yīng)微點(diǎn)撥4Al3++12e-=4Al6O2--12e-=3O2↑2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑電解冰晶石冰晶石(Na3AlF6)作助熔劑，降低氧化鋁的熔點(diǎn)【注意】①電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解熔融MgO冶煉鎂，因MgO的熔點(diǎn)很高，消耗電能大，成本高②電解熔融A(yíng)l2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，因AlCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電【練一練】7、(雙選)下列可被工業(yè)上采用的冶金方法是（

）A.電解氯化鈉溶液制鈉B.電解熔融的氯化鎂制鎂C.電解熔融的氯化鋁制鋁D.高溫下用一氧化碳還原氧化鐵制鐵BD二、電解的有關(guān)計(jì)算1、計(jì)算類(lèi)型電解的相關(guān)計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算(如質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等)2、電解計(jì)算的依據(jù)(1)陽(yáng)極失去的電子總數(shù)＝陰極得到的電子總數(shù)(2)串聯(lián)電路中通過(guò)各電解池的電子總數(shù)相等(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等3、電解計(jì)算的方法(1)根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用