电解3、4课时第二节 电解原理的应用1.ppt

电解原理应用 第二节 氯碱工业,学习目标,巩固电解原理，理解电镀铜、电解精炼铜等电解原理的应用 掌握电解饱和食盐水的原理、离子交换膜法制烧碱的原理 学会电解的有关计算方法,复习: 当用石墨做电极，电解不同的电解质时有什么规律？,S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F- Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+,与区：电解电解质型 与区：放氢生碱型 与区：放氧生酸型 与区：电解水型,用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的组是 （ ）,C,练习,2、写出用粗铜（含Zn、 Fe ）做阳极， 纯铜做阴极，氯化铜溶液为电解液的 电解方程式,3、写出用铜做阳极，铁做阴极，氯化铜溶 液为电解液的电解方程式,答案,答案,一、电解原理的应用,2、电镀铜,1、电解精炼铜,电镀池设计要求： 阴极:待镀金属 阳极:镀层金属 电镀液 :含有镀层金属离子的电解质配成溶液,粗铜的溶解与纯铜的生成： 阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+ 阴极（纯铜）： Cu2+ + 2e- = Cu 比铜活泼的金属：Zn.Fe.Ni只溶解，不析出； 比铜不活泼的金属：Au.Pt.不溶解，而以单质沉积形成阳泥； 电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；,惰性电极 Pt、Au、C、Ti (或活性电极),惰性、活性 电极均可,任意,镀层金属(M),镀件,含镀层金属离子(Mn+),粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 ),精铜,CuSO4溶液,易放电的阴离子首先放电（或电极参与反应）,易放电的阳离子首先放电,Mne-= Mn+,Mn+ne- = M,Cu2+2e- = Cu （Ag、Pt、Au以 金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥” ）,改变,不变,基本不变,Cu2e-= Cu2+ （Zn-2e- = Zn2+ Fe-2e- = Fe2+等）,阴极： 阳极： 总反应方程式：,2H+ + 2e- = H2,2Cl- -2e- = Cl2,3、电解饱和食盐水反应原理,上述装置的弱点：,H2和Cl2 混合不安全。

.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯离子交换膜电解槽的简单构造如何?离子交换膜的作用是什么?工业制碱的简单生产流程怎样?,阅读教材并思考：,4、离子交换膜法制烧碱,原理,4、离子交换膜法制烧碱,（1）生产设备名称： 离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极：碳钢网(有镍涂层) （阳)离子交换膜： 只允许（阳）离子通过， 把电解槽隔成阴极室和阳极室 （2）离子交换膜的作用： 防止氯气和氢气混合而引起 爆炸 避免氯气与氢氧化钠反应生 成次氯酸钠影响氢氧化钠的 产量3）生产流程,1用什么方法除去泥沙？ 2用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？ 3所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？,思考：如何由粗盐水精制食盐水？,粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）,Ba2+ + SO42- =BaSO4,Na+ 、 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+ 、 Cl-,BaSO4,Ca2+ + CO32- = CaCO3 Ba2+ + CO32- = BaCO3,CaCO3 BaCO3,过量Na2CO3,Na+、 Ba2+、 Ca2+ 、 Cl- 、 OH-,Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3,过量NaOH,Fe(OH)3 Mg(OH)2,Na+、 Cl- 、 OH-、CO32-,适量HCl,调节PH,通过阳离子交换树脂(除去微量金属阳离子),Na+、 Cl-,精制食盐水,加入稍过量的NaOH溶液 加入稍过量BaCl2溶液(其中、顺序可以交换。

)加入稍过量的Na2CO3溶液过滤（除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3 及泥沙等）； 在滤液中加适量盐酸（除去过量的CO32，调节溶液 的pH）；通过阳离子交换树脂（除去残留的微量Ca2+、Mg2+等 离子）精制食盐水的操作步骤,由电解饱和食盐水制取烧碱的设备，讨论如何以硫酸钠为原料生产硫酸和氢氧化钠？,讨 论,演示,5、活泼金属的制备,石墨,Al,熔融的AL2O3,阳极：,2O24e = O2,阴极：,Al3+ 3e = Al,总反应方程式：,2Al2O3 = 4Al + 3O2,MgCl2 = Mg + Cl2 ,2NaCl = 2Na + Cl2 ,能否用置换反应来制备单质铝？为什么？,铝电解槽,烟罩,6、金属的防护,金属腐蚀的快慢程度： 电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阳极,二、电解计算电子守恒法 练习： 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.,Cu2+得电子数+ H+得电子数= OH-失电子总数 n(Cu2+)2+0.52=0.54 n(Cu2+)=0.5mol Cu2+2H+ C(H+)=1mol/L pH=0,解析：阳极 4OH-4e- =2H2O+O2 阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e=H2,小 结,电解原理的应用: 1、电镀铜 2、电解精炼铜 3、电解饱和食盐水 4、离子交换膜法制烧碱 5、活泼金属的制备 6、金属的防护 电解的有关计算电子守恒法 22 O2 2Cu4Ag,练习1.请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。

电解池,电镀池,NaCl溶液 硫酸溶液,原电池,课堂练习,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗Cu,CuSO4溶液,精Cu,精炼池,A,B,C,D,CuSO4溶液,电解池,原电池,阴极,阳极,练习2、判断下列装置各属于什么池？,正极,负极,练习3、 如下图两个电解槽中，A、B、C、D均为石墨电极如果电解过程中共有0.02mol电子通过，下列叙述中正确的是( ) A.甲烧杯中A极上最多可析出铜0.64g B.甲烧杯中B极上电极反应式为： 4OH- -4e=2H2O+O2 C.乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近变红 D.乙烧杯中C极上发生还原反应,C,此电池放电时，负极发生反应的物质为 AAg BZn(OH)2 CAg2O DZn,充电,放电,2Ag + Zn(OH)2,Ag2O + Zn + H2O,银锌电池广泛用于电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为：,D,4、拓展练习,1.电解液中含有K+、Cl 、SO42、 OH （少量）、Cu2+、H+（少量）， 用两个石墨棒作电极电解，开始时 阳极上电极反应式是_； 阴极上电极反应式是_ 改用两个铜棒作电极电解时，则 阳极变化是_， 阴极上电极反应式是_。

电极反应式是_；,强化练习：,2.尽可能多地举例： a 极变细，b 极变粗： a 极变细，b 极有气泡： a 极变粗， b 极有气泡： a 极有气泡, b 极有气泡，且气体体积比为2 ：1 a 极有气泡, b 极有气泡;阴极加酚酞变红 a 极有气泡, b 极有气泡;阳极加酚酞变红,3.蓄电池使用日久后，正负极标志模糊，现根据下列两种条件，如何来判别正负极： 利用氯化铜溶液，两根带有铜导线的碳棒； 利用硫酸铜溶液，两根铜导线； 利用日常生活用品再见,、镀铜反应原理 阳极(纯铜)： 阴极(镀件)： 电解液： 电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属 或合金的过程 优点：使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 电镀池设计要求： 待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，电解质溶液用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液练习：设计电镀池完成给铁镀锌返回,Cu-2e=Cu2+,Cu2+2e=Cu,可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液.,、电解精炼反应原理(电解精炼铜) 粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 阳极(粗铜)： 阴极(精铜)： 电解液： 得电子能力： Zn2、Ni2 Cu2+ 留在电解质溶液中。

失电子能力 Ag、Pt、Au Cu 以金属单质沉积于阳极， 成为“阳极泥”Cu-2e= Cu2+,（Zn-2e= Zn2+， Fe-2e= Fe2+，等）,Cu2+2e=Cu,可溶性铜盐溶液，如CuSO4电解精炼铜原理（总结）,粗铜的溶解与纯铜的生成：,阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+ 阴极（纯铜）： Cu2+ + 2e- = Cu,比铜活泼的金属：Zn.Fe.Ni只溶解，不析出；,比铜不活泼的金属：Au.Pt.不溶解，而以单质沉积 形成阳极泥；,电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变；,返回,某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和食盐水，通电时，为了使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源名称和消毒液的主要成分判断正确的是： A. a为正极,b为负极；NaClO和NaCl B. a为负极,b为正极；NaClO和NaCl C. a为阳极,b为阴极；HClO和NaCl D. a为阴极,b为阳极；HClO和NaCl,返回,。