1、組織建設(shè),4-3-2 電解原理的應(yīng)用,電解飽和食鹽水反應(yīng)原理,思考: （1）電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象?若在兩極附近均滴加酚酞試液，會有什么現(xiàn)象? （2）怎樣初步檢驗兩極產(chǎn)物的生成? （3）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。,在U型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極。接通直流電源,實驗裝置,1.電解食鹽水,現(xiàn)象： 陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸跭I溶液變藍(lán) 陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅,陽極：2Cl-2e- =Cl2 陰極：2H+2e- =H2 總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2 (條件:通電),實驗裝置,（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陰極：碳

2、鋼 陽極：鈦 陽離子交換膜：只允許陽離子通過(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而引起爆炸； 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,Cl2,Cl2,Cl,H2,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,陽極室,陰極室,粗鹽的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜,精制食鹽水,雜質(zhì)的除去過程：,粗鹽水,含少量Ca2+.Mg2+,精制鹽水,2.銅的電解精煉,一般火

3、法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。,粗銅 含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等),純銅,粗銅,陽極：,Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e- Cu Cu2+2e-,Zn Fe Ni CuAg Au,陰極: Cu2+ + 2e- Cu,陽極泥,問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？,CuSO4溶液,3. 電鍍,電鍍是利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程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美

4、觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個致命的缺點，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。,電鍍：電鍍是利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程，,電極： 陽極鍍層金屬 或惰性電極 陰極待鍍金屬制品,電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。,溶液中CuSO4的濃度保持不變或變小,陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al,4.冶煉鋁,原理:,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

5、方法冶煉鋁而不用AlCl3?,冶煉鋁設(shè)備圖,煙罩,電解池、電解精煉池、電鍍池的比較,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。,兩電極接直流電源 電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉合回路,鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極 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。,不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極 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),1. a 、b

6、哪一極為正極？,2. 若要給鐵叉鍍鋅， a極選用什么材料？ 選擇何種溶液？,3. 若要給鐵叉鍍金， a極選用什么材料？ 選擇何種溶液？,思考:,e-,金屬性強(qiáng)弱的判斷 已知M+N2+=M2+N Pt極電解相同濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M N與E有導(dǎo)線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反應(yīng)：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，則四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱為,答案：PMNE,工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO4 1.電解時,應(yīng)以 作陰極，電解過程中陰極附近溶液pH將會 , 2.陽極反應(yīng)式為 , 3.總電解反應(yīng)式為 .,2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2,答案:F

7、e 增大 MnO42_e- =MnO4,電解計算電子守恒法 例一 ： 鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)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- =Cu 2H+2e- =H2 陽極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 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/L pH=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

8、.5mol.,O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH,計算關(guān)系式：,例二 ： 用石墨電極電解100mL H2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，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/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,A,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,例三 ： 某硝酸鹽晶體化學(xué)式為M(NO3)xnH2O，式量為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0.01 mol 電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，

9、此時陰極增重0.32g。求： 金屬M的相對原子質(zhì)量及 x、n 值； 電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。,Mx+ + xe- = M 0.005mol 0.01mol 0.32g,所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3,產(chǎn)生H+為0.01mol，pH=1,1.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的,A,練 習(xí),2. 根據(jù)金屬活動順序表，Cu不能發(fā)生如下反應(yīng)： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但選擇恰當(dāng)電極材料 和電解液進(jìn)行電解，這個反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實。下列四 種電極材料和電解液中，能實現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖?

10、B,3.德國人哈伯發(fā)明了合成氨技術(shù)而獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎，但該方法須在高溫高壓催化劑，否則難以自發(fā)進(jìn)行。2000年希臘化學(xué)家斯佳在科學(xué)雜志上公布了他的新發(fā)明在常壓下把氫氣與氮氣通入一加熱到570的電解池（如圖）氫氮在電極上合成氨，而且轉(zhuǎn)化率高于哈伯法的五倍，達(dá)到80%.,該電解池采用了能傳導(dǎo)某種離子（ H+、 Li+、F-、 O2- ）的固體復(fù)合氧化物為電解質(zhì)（簡稱SCY），吸附在SCY內(nèi)外側(cè)表面的金屬鈀多孔多晶薄膜為電極。 寫出上文中電解池的陰陽極反應(yīng)式和電解池總反應(yīng)式。,固體復(fù)合氧化物,1、池型的判斷,有外加電源一定為電解池，無外加電源一定為原電池；多池組合時，一般含活潑金屬的池為原

11、電池，其余都是在原電池帶動下的電解池。,小結(jié)：一、原電池與電解池的比較及判斷：,3、電解池放電順序的判斷,陽極放電： 1）惰性電極：則溶液中陰離子放電。 2）非惰性電極：電極材料首先失電子。,陰極放電：電極材料受保護(hù)，溶液中陽離子放電。,2、電極的判斷,原電池，看電極材料，電解池看電源的正負(fù)極。,4、判斷溶液的pH變化：,先分析原溶液的酸堿性，再看電極產(chǎn)物。,（1）如果只產(chǎn)生氫氣而沒有氧氣，只pH變大；,（2）如果只產(chǎn)生氧氣而沒有氫氣，只pH變??；,（3）如果既產(chǎn)生氫氣又產(chǎn)生氧氣,若原溶液呈酸性則pH減?。?若原溶液呈堿性pH增大；,若原溶液呈中性pH不變。,3.右圖中x、y分別是直流電源的兩

12、極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的,A,練 習(xí),電極： 陽極鍍層金屬 陰極待鍍金屬制品,小結(jié)：二、電解池的應(yīng)用-電鍍及氯堿工業(yè),電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。,電解質(zhì)溶液：溶液中CuSO4的濃度保持不變。,1、電鍍,氯堿工業(yè)原理,舉例： 1、a 極變細(xì)，b 極變粗： 2、a 極變細(xì)，b 極有氣泡： 3、a 極變粗， b 極有氣泡： 4、a 極有氣泡, b 極有氣泡，且氣體體積比為2 ：1 5、a 極有氣泡, b 極有氣泡;陰極加酚酞變紅,拓展練習(xí),4、下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實驗,數(shù)天后,數(shù)天后,圖一,圖二,（1）上述兩裝置中鐵釘發(fā)生變化

13、的共性是： （2）圖一說明原溶液呈 性，鐵釘發(fā)生 腐蝕， 電極反應(yīng)為： （3）圖二說明原溶液呈 性，鐵釘發(fā)生 腐蝕， 電極反應(yīng)為：,發(fā)生了原電池 反應(yīng),中性或弱堿,吸氧,負(fù)極：Fe -2e = Fe2+ ； 正極：2H2O +O2 +2e=4OH-,負(fù)極：Fe -2e = Fe2+ ；正極：2H+ +2e = H2,較強(qiáng)酸性,析氫,練 習(xí),小結(jié)：三、電解池及原電池的應(yīng)用-金屬的防護(hù),1）金屬腐蝕快慢的判斷,電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕 化學(xué)腐蝕 有防腐蝕措施的腐蝕 同一種金屬的腐蝕： 強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì),2）金屬的防護(hù)方法,改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),覆蓋保護(hù)層,電化學(xué)保護(hù)法,外加電源的

14、陰極保護(hù)法,犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法,5.下列裝置暴露空氣中一段時間,鐵的腐蝕由快到慢 順序 .,Fe,Fe,C,Fe,Zn,A(海水),B(海水),C(海水),D(海水),F(天然水),E(海水),拓展練習(xí),6、汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀灰鉛的鉛板和另一組結(jié)構(gòu)相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液。總 反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O （1）試寫出放電時的正、負(fù)極反應(yīng)式 正極:_ 負(fù)極:_ （2）試寫出充電時的陽、陰極反應(yīng)式 陽極:_ 陰極:_,PbO2+4H+SO42- +2e- =PbSO4+2H2O,Pb+ SO42-2e- =PbSO4

15、,練 習(xí),PbSO4+2H2O-2e- =PbO2 + 4H+SO42-,PbSO4 +2e- =Pb + SO42-,小結(jié)：四、原電池電解池的應(yīng)用-可充電電池,陰極：,正極：,放電：原電池,充電：電解池,負(fù)極：,陽極：,此電池放電時，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為 AAg BZn(OH)2 CAg2O DZn,充電,放電,2Ag + Zn(OH)2,Ag2O + Zn + H2O,7銀鋅電池廣泛用于電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為：,D,拓展練習(xí),1如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關(guān)敘述正確的是 A、P是電源的正極 B、F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH- - 4e-=2H2O+O2

16、C、電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應(yīng) D、通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變,B,鞏固練習(xí),2如圖為一種鈕扣微型電池，其電極分別為Ag2O和Zn電解質(zhì)溶液是KOH溶液，俗稱銀鋅電池，該電池的電極反應(yīng)式為：Zn +Ag2O= ZnO+2Ag根據(jù)以上提供的資料，判斷下列說法正確的是 A、鋅為負(fù)極，Ag2O為 正極； B、放電時正極附近溶液的PH值升高； C、放電時負(fù)極附近溶液的PH值升高； D、溶液中陰離子向正極方向移動，陽離子向負(fù)極方向移動。,AB,鞏固練習(xí),10為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是 AX是正極，Y是負(fù)極 BX是負(fù)極，Y是正極 CCuSO4溶液的PH值逐漸減小 DCuSO4溶液的PH值不變,AC,練 習(xí),11、下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是 Aa電極是負(fù)極 Bb電極的電極反應(yīng)為：4OH4e 2