第四單元電解原理及其應(yīng)用第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五本章基本內(nèi)容和結(jié)構(gòu)：一：電解原理二：氯堿工業(yè)三：?jiǎn)卧〗Y(jié)四：復(fù)習(xí)題第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五知識(shí)概述：一）電解原理

1、電解的概念使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。注意：①電流必須是直流而不是交流。②熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解。思考題：在電解反應(yīng)中，化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系是什么？答案：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、電解池的概念借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。

3、構(gòu)成電解池的條件（1）直流電源。（2）兩個(gè)電極。其中與電源的正極相連的電極叫做陽(yáng)極，與電源的負(fù)極相連的電極叫做陰極。（3）電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)。第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)對(duì)電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，電解質(zhì)的陽(yáng)離子移向陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電解質(zhì)的陰離子移向陽(yáng)極失去電子（有的是組成陽(yáng)極的金屬原子失去電子）發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從電解池的陽(yáng)極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）里陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)而通過(guò)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的導(dǎo)電過(guò)程，就是電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的電解過(guò)程。第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)一：在一個(gè)U形管中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極，把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與電池正極相連的電極附近。接通直流電源，觀察U形管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

電源接通后，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，陰極石墨上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)；在陽(yáng)極碳棒上有氣泡放出，并可聞到刺激性的氣味，同時(shí)看到濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)。思考：紅色的物質(zhì)是什么？刺激性氣體是什么？第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在通直流電的條件下，溶液里的CuCl2發(fā)生了分解反應(yīng)：CuCl2=Cu＋Cl2↑Cu生成于陰極的石墨棒上，Cl2生成于陽(yáng)極的石墨棒上第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五原理分析：CuCl2是強(qiáng)電解質(zhì)且易溶于水，在水溶液中電離生成Cu2＋和Cl－。CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－通電前，Cu2＋和Cl－在水里自由地移動(dòng)著；通電后，這些自由移動(dòng)著的離子，在電場(chǎng)作用下，改作定向移動(dòng)。溶液中帶正電的Cu2＋向陰極移動(dòng)，帶負(fù)電的氯離子向陽(yáng)極移動(dòng)。在陰極，銅離子獲得電子而還原成銅原子覆蓋在陰極上；在陽(yáng)極，氯離子失去電子而被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成氯分子，從陽(yáng)極放出。陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu陽(yáng)極：Cl－－2e－＝Cl2↑電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五5）電解質(zhì)水溶液電解反應(yīng)的綜合分析在上面敘述氯化銅電解的過(guò)程中，沒(méi)有提到溶液里的H＋和OH－，其實(shí)H＋和OH－雖少，但的確是存在的，只是他們沒(méi)有參加電極反應(yīng)。也就是說(shuō)在氯化銅溶液中，除Cu2＋和Cl－外，還有H＋和OH－，電解時(shí)，移向陰極的離子有Cu2＋和H+，因?yàn)樵谶@樣的實(shí)驗(yàn)條件下Cu2＋比H+容易得到電子，所以Cu2＋在陰極上得到電子析出金屬銅。移向陽(yáng)極的離子有OH－和Cl－，因?yàn)樵谶@樣的實(shí)驗(yàn)條件下，Cl－和OH－容易失去電子，所以Cl－在陽(yáng)極上失去電子，生成氯氣。第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五說(shuō)明：①陽(yáng)離子得到電子或陰離子失去電子而使離子所帶電荷數(shù)目降低的過(guò)程又叫做放電。②用石墨、金、鉑等還原性很弱的材料制做的電極叫做惰性電極，理由是它們?cè)谝话愕耐姉l件下不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。用鐵、鋅、銅、銀等還原性較強(qiáng)的材料制做的電極又叫做活性電極，它們做電解池的陽(yáng)極時(shí)，先于其他物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)。③在一般的電解條件下，水溶液中含有多種陽(yáng)離子時(shí)，它們?cè)陉帢O上放電的先后順序是：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)＞Fe2＋＞Zn2＋；水溶液中含有多種陰離子時(shí)，它們的惰性陽(yáng)極上放電的先后順序是：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞(F－、NO3－、SO42-等)第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（6）以惰性電極電解電解質(zhì)水溶液，分析電解反應(yīng)的一般方法步驟為：①分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽(yáng)兩組；②分別對(duì)陰、陽(yáng)離子排出放電順序，寫(xiě)出兩極上的電極反應(yīng)式；③合并兩個(gè)電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五二）電解原理的應(yīng)用1、銅的電解精煉（1）電解法精煉銅的裝置（如圖）

（2）電解法精煉銅的化學(xué)原理陽(yáng)極（粗銅）：Cu－2e－＝Cu2＋陰極（純銅）：Cu2＋＋2e－＝Cu二）電解原理的應(yīng)用1、銅的電解精煉（1）電解法精煉銅的裝置（如圖）第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）電解法精煉銅的化學(xué)原理陽(yáng)極（粗銅）：Cu－2e－＝Cu2＋陰極（純銅）：Cu2＋＋2e－＝Cu說(shuō)明：①以銅為材料做的電極屬于活性電極。在一般的電解條件下，活性陽(yáng)極先于電解質(zhì)溶液中的成分發(fā)生氧化反應(yīng)。②粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，位于金屬活動(dòng)性順序銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會(huì)同時(shí)失去電子，如：Zn－2e－＝Zn2＋Ni－2e－＝Ni2＋第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五

但是它們的陽(yáng)離子比銅離子難以還原，所以它們并不在陰極獲得電子析出，而只是留在電解液里。而位于金屬活動(dòng)性順序銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)榻o出電子的能量比銅弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子溶解下來(lái)，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子溶解之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽(yáng)極泥（陽(yáng)極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料）③用電解精煉法所得到的銅叫做電解銅，它的純度可達(dá)到99.95%～99.98%。第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、電鍍（1）、電鍍的涵義電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。（2）、電鍍的目的電鍍的目的主要是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。（3）、電鍍的原理電鍍的原理與電解精煉銅的原理是一致的。電鍍時(shí)，一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液；把待鍍金屬制品浸入電鍍液中與直流電源的負(fù)極相連，作為陰極；用鍍層金屬作為陽(yáng)極，與直流電源正極相連。通入低壓直流電，陽(yáng)極金屬溶解在溶液中成為陽(yáng)離子，移向陰極，這些離子在陰極獲得電子被還原成金屬，覆蓋在需要電鍍的金屬制品上。第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)：在燒杯里放入CuSO4溶液，用一鐵制品（用酸洗凈）作陰極，銅片做陽(yáng)極。通電，觀察鐵制品表面顏色的變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，銀白色的鐵制品變成紫紅色的了。第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二節(jié)：氯堿工業(yè)第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五一：、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理1、裝置圖在U形管內(nèi)裝入飽和食鹽水，用碳棒作陽(yáng)極，鐵棒作陰極，同時(shí)在兩邊管中各滴幾滴酚酞試液，并將濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極附近，接通直流電第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、原理分析在飽和食鹽水溶液中，存在Na＋、Cl－、H＋、OH－，通電后Na＋、H＋向陰極移動(dòng)，由于H＋放電能力比Na＋強(qiáng)，陰極上電極反應(yīng)：2H＋＋2e－＝H2↑，水的電離平衡被破壞，陰極區(qū)OH－濃度增大；Cl－、OH－向陽(yáng)極移動(dòng)，由于Cl－放電能力比OH－強(qiáng)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)：

2Cl－－2e－＝Cl2↑?？偟姆磻?yīng)方程式為：

3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象U形管兩個(gè)電極上均有氣體放出，濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，陰極區(qū)溶液變紅。第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）、離子交換膜法制燒堿1、離子交換膜電解槽的構(gòu)成離子交換膜電解槽主要有陽(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒構(gòu)成。2、陽(yáng)離子交換膜的作用陽(yáng)離子交換膜只允許Na＋通過(guò)而Cl－、OH－和氣體則不能通過(guò)，其作用兩個(gè)：（1）防止H2和Cl2混合而發(fā)生爆炸；（2）避免Cl2和NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、電解精制的飽和食鹽水離子交換膜電解槽主要由陽(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。上圖表示的是一個(gè)單元槽的示意圖。

打印本文陽(yáng)極產(chǎn)物：Cl2陰極產(chǎn)物：H2和NaOH第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4、飽和食鹽水的精制由于粗鹽中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等雜質(zhì)，因此必須進(jìn)行精制，先加足量的BaCl2溶液，再加足量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，然后通過(guò)過(guò)濾除去沉淀，最后通過(guò)鹽酸調(diào)節(jié)pH除去過(guò)量的CO32－，仍含有少量Ca2＋、Mg2＋的鹽水，還需要通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)一步除去，有關(guān)反應(yīng)離子方程式：Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓CO32－＋Ba2＋＝BaCO3↓Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)燒堿是基本化工原料之一，主要用于制造有機(jī)化學(xué)品、造紙、肥皂、玻璃、紡織印染等。氯氣的用途非常廣泛，主要有液氯、鹽酸及漂粉精、次氯酸鈉等漂白消毒系列產(chǎn)品，大量用于制造有機(jī)氯農(nóng)藥，在有機(jī)合成方面有更廣泛、更大的用途。氫氣除用于制鹽酸和聚氯乙烯外，另一重大用途是植物油加氫生產(chǎn)硬化油，此外，用于金屬的冶煉。第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五練習(xí)題第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、選擇題：鋅片是（

）。A．陽(yáng)極

B．正極

C．陰極

D．負(fù)極2．下列敘述中不正確的是（

）。A．電解池的陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)B．原電池跟電解池連接后，電子從電池負(fù)極流向電解池陽(yáng)極C．電鍍時(shí)，電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化作用D．電解飽和食鹽水時(shí)，陰極得到氫氧化鈉溶液和氫氣3．電解硫酸銅溶液時(shí)，若要求達(dá)到以下幾點(diǎn)：⑴陽(yáng)極質(zhì)量減少，⑵陰極質(zhì)量增加，⑶電解液中[Cu2＋]不變，則可選用的電極是（

）。A．純銅作陽(yáng)極，含鋅、銀的銅合金作陰極B．含鋅、銀的銅合金作陽(yáng)極，純銅作陰極C．用純鐵作陽(yáng)極，用純銅作陰極

D．用石墨作陽(yáng)極，用惰性電極作陰極第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五4．下列敘述能說(shuō)明金屬甲比金屬乙活潑的實(shí)際事實(shí)是（

）。A．同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子，甲的氧化性比乙強(qiáng)B．將甲、乙作電極與稀硫酸酸溶液組成原電池，甲是負(fù)極C．在氧化還原反應(yīng)中，甲原子失去的電子比乙原子失去的電子多D．常溫下，甲能和NaOH溶液反應(yīng)，而乙不能5．常溫時(shí)，將500mlPH=5的CuSO4溶液用石墨電極電解一段時(shí)間，測(cè)得溶液的PH變?yōu)?，若使溶液的濃度、PH與電解前相同，可采用的方法（

）。A．向溶液中加入0.245gCu(OH)2B．向溶液中加0.31gCuSO4C．向溶液中加0.0025molH2SO4并加熱D．向溶液中加0.2gCuO第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五6．溶液中含有兩種溶液質(zhì)—氯化鈉和硫酸，他們的物質(zhì)的量之比為3：1。用石墨做電極電解該溶液時(shí)，根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物可明顯分為三個(gè)階段，則下列敘述不正確的是

（

）。A．陰極只析出氫氣

B．陽(yáng)極先析出氯氣后析出氧氣C．電解最后階段為電解水

D．電解過(guò)程中溶液的PH不斷增大，最后PH為77．甲、乙兩個(gè)電解池均為Pt電極，且互相串聯(lián)，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某鹽溶液，通電一段時(shí)間后，測(cè)得甲池中電極質(zhì)量增加2.16g，乙池中電極上析出0.24g金屬，則乙池中溶質(zhì)可能是（

）。A．CuSO4

B．MgSO4

C．Al(NO3)3

D．Na2SO48．用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重a克時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生bL氧氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量為（

）。A．22.4ax/b

B．11.2ax/b

C．5.6ax/b

D．2.5ax/b第二十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五二：填空題．由于Fe(OH)2極易被氧化，所