第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)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)寫其電解反應(yīng)式及化學(xué)方程式。2.學(xué)會(huì)電解的有關(guān)計(jì)算。與電源正極相連陽極陰極與電源負(fù)極相連失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)陽離子移向陰離子移向得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)1.電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系復(fù)習(xí)回顧e-e-e-e-e-還原反應(yīng)氧化反應(yīng)陽離子陰離子特別注意：如果陽極是活性電極，則電極自身反應(yīng)，離子不放電2.分析電解過程步驟1.氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）電解原理的應(yīng)用陽極：2Cl－－2e－

==Cl2↑陰極：2H++2e－==H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑食鹽水中存在的離子：Na+

、Cl－

、H+

、OH－離子放電順序：電極反應(yīng)：H+Na+Cl-OH-陰極陽極氧化反應(yīng)還原反應(yīng)陰離子：Cl－

＞OH－陽離子：H+

＞Na+

2Cl－+2H2O2OH－

+Cl2↑+H2↑若電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

______________

_____

__

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？

陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陽極：產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)色陰極：產(chǎn)生無色、無味氣體(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)?

。(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

。第一個(gè)問題:Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法：使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問題（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽極：鈦陽離子交換膜：只允子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。（2）離子交換膜的作用：a.防止氫氣和氯氣混合；b.避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè)：離子交換膜法制燒堿－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室提示：第二個(gè)問題：精制食鹽水由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質(zhì)，會(huì)在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質(zhì)呢？3.所有試劑只有過量才能除盡，你能設(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序逐一除雜嗎？2.用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1.用什么方法除去泥沙？電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問題泥沙、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－沉降除泥沙略過量BaCl2

溶液除SO42-略過量Na2CO3

溶液除Ca2+、

Ba2+

略過量NaOH溶液除Fe3+,

Mg2+

適量HCl溶液調(diào)節(jié)PH除CO32-、OH－含氯漂白劑有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染有機(jī)合成氯化物合成農(nóng)藥金屬冶煉有機(jī)合成HCl鹽酸電解飽和食鹽水以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)H2NaOH濕氯氣濕氫氣液堿Cl22.

電鍍定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或合金的加工工藝。裝置(以銅上鍍銀為例)結(jié)果：“一多一少一不變”陰極——待鍍金屬或鍍件

陽極——鍍層金屬電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液陽極：2Ag—2e－==2Ag+陰極：2Ag++2e－==2AgAgCuAgNO3【銅上鍍鋅】一般火法煉銅得到的粗銅遠(yuǎn)不能滿足電器工業(yè)的要求。銅的電解精煉，以硫酸銅為電解質(zhì)溶液，與電源正極相連的電極是粗銅板，里面含有少量的鋅、鐵、金、銀雜質(zhì)；與電源負(fù)極相連的是薄的純銅片，溶液中的銅離子結(jié)合電子形成銅析出。電解消耗電能，得到純度大于99.9%的電解銅。3.粗銅的電解精煉純銅粗銅－CuSO4溶液?jiǎn)?電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？陽極：Zn-2e-==Zn2+Fe-2e-

==Fe2+Ni

-2e-==Ni2+Cu-2e－==Cu2+

ZnFeNiCuAgAu陰極:Cu2++2e－==Cu陽極泥陽極泥:相對(duì)不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽極泥電解精煉銅電解精煉銅原理：①粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）：Cu－2e－==Cu2+陰極（純銅）：Cu2++2e－==Cu②比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；③比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉積形成陽極泥；④電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變（略?。?。制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：2Cl－

－2e－

==Cl2↑陰極：2Na++2e－==2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑4.電冶金由于電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要的方法。對(duì)于冶煉像Na、Ca、Mg、Al這樣活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。電解熔融氯化鈉制鈉4.電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鎂、鋁等活潑金屬的方法）制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽極：6O2-

－12e－==3O2↑陰極：4Al3++12e－==4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考：工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?AlCl3為分子晶體，在融融狀態(tài)下不電離，不導(dǎo)電，不能被電解。冶煉鋁設(shè)備圖陽極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料資料卡片電解與元素的發(fā)現(xiàn)歷史上伏打發(fā)明電池以后，引起化學(xué)家利用電解方法研究元素的興趣。由電解法分離的元素及利用新分離出的元素提純的其他元素如下表。資料卡片電有機(jī)合成拓展：金屬的防護(hù)金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽極＞原電池的負(fù)極＞化學(xué)腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極海水CFe+—練習(xí)：下列裝置暴露空氣中一段時(shí)間，鐵的腐蝕由快到慢順序

。FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水)B(海水)C(海水)D(海水)FeSnF(天然水)E(海水)DEFACB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電極反應(yīng)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極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：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極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)例1：鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液，通電一段時(shí)間，兩極均產(chǎn)生11.2L(標(biāo)況)氣體。求電解后溶液的pH，并確定析出銅的物質(zhì)的量。解析：陽極：4OH－-4e－==2H2O+O2↑

陰極：Cu2++2e－==Cu2H++2e－==H2↑陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:0.5×4=2mol，消耗OH-

2mol，即產(chǎn)生H+

2mol。

陰極生成0.5molH2，消耗H+1mol；所以溶液中c(H+)=1mol/LpH=0生成H2轉(zhuǎn)移的電子：0.5×2=1mol，故還有1mole-

用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol。

電解計(jì)算——電子守恒法O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－計(jì)算關(guān)系式：例2：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（）

A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A例3：某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)x·nH2O，相對(duì)分子質(zhì)量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進(jìn)行電解。當(dāng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，溶液中金屬離子全部析出，此時(shí)陰極增重0.32g。求：①金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量及x、n值；②電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。Mx++xe－==M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=