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第2課時(shí) 電解原理應(yīng)用　
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第二節(jié) 電解池
教學(xué)重點(diǎn)：電解原理的應(yīng)用。
教學(xué)難點(diǎn)：電解原理的應(yīng)用。
失電子的陰離子
發(fā)生氧化反應(yīng)
還原劑
得電子的陽離子
發(fā)生還原反應(yīng)
氧化劑
e-
e-
電解質(zhì)溶液或
熔融電解質(zhì)
陰離子移向
向移子離陽
陰極
（惰性電極）
陽極
（惰性電極）
電解池
電解池構(gòu)成模型
電子導(dǎo)體
離子導(dǎo)體
知識(shí)回顧
電冶金
氯堿工業(yè)
電 鍍
粗銅精煉
金屬防護(hù)
應(yīng)用
電解原理
電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)。
1、食鹽水中存在的離子：
Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
2、離子放電順序：
陽極：
2Cl- －2e- = Cl2↑
陰極：
2H+ + 2e- = H2 ↑
總反應(yīng)：
3、電極反應(yīng)：
2NaCl+2H2O === 2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
電解
一、氯堿工業(yè)
氧化性：H+ ＞ Na+
還原性：Cl- ＞ OH-
H+
Na+
Cl-
OH-
1、產(chǎn)品Cl2和NaOH溶液會(huì)反應(yīng)嗎，那么Cl2能和NaOH溶液接觸嗎？
Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
2、產(chǎn)品Cl2和H2能混合嗎？
遇火或強(qiáng)光會(huì)爆炸
解決方法：
生產(chǎn)設(shè)備：陽離子交換膜電解槽
不能
思考與討論
若工業(yè)上采用下圖的裝置制備NaOH、H2 、Cl2，存在何種不足之處？如何解決這個(gè)問題？
使用離子交換膜
H+
Na+
Cl-
OH-
增強(qiáng)水的導(dǎo)電性
且不引進(jìn)新的雜質(zhì)
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
多余OH—
淡鹽水
NaOH溶液
精制飽和NaCl溶液
H2O
陽離子交換膜
陽 極
金屬鈦網(wǎng)
陰 極
碳鋼網(wǎng)
陽極室
陰極室
+ —
？
多余Na+
(含少量NaOH)
？
循環(huán)利用
氯堿工業(yè)原理
2Cl- －2e- = Cl2↑
2H+ + 2e- = H2 ↑
思考：若將飽和氯化鈉溶液換成熔融狀態(tài)下的氯化鈉，電極反應(yīng)如何？
陰極：2Na+ + 2e-＝ 2Na
陽極：2Cl- －2e-＝ Cl2
總反應(yīng)：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
電解
1、金屬鈉的制取
二、電冶金
使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程
1.金屬冶煉：
得電子，被還原
Mn+ M
+ne-
正價(jià)
0價(jià)
K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au
電解法
熱還原法
熱分解法
富集法
通常極難被還原的活潑金屬從它們的化合物中還原出來
總方程式 陽極、陰極反應(yīng)式
冶煉鈉 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶煉鎂 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶煉鋁 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
2．應(yīng)用
制取一些活潑金屬單質(zhì)
二、電冶金
生活中為了使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力以及增加表面硬度和美觀，通常在這些金屬表面鍍上一薄層在空氣或溶液中不易發(fā)生變化的金屬(如鉻、鎳、銀)和合金(如黃銅)
陽極材料： ； 陰極材料：_______________。
電鍍液：用含有 的溶液作電鍍液。
1、含義：
2、目的：
使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。
3、電鍍池的構(gòu)成:
鍍層金屬
待鍍金屬制品
鍍層金屬的電解質(zhì)
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方法。
三、電鍍
實(shí)質(zhì):
M
Mn+
Mn+
M
-ne-
+ne-
陽極：
陰極：
Cu2++2e-＝Cu
Cu-2e-=Cu2+
如果想在鐵制品上鍍銅，利用電解原理，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？
電極反應(yīng)：
陽極
陰極
溶液？
CuSO4
電源？
總反應(yīng)呢？
沒有
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
在鐵制品上鍍了一層銅
換塑料片，能鍍銅嗎？
不能
塑料不導(dǎo)電
三、電鍍
陰極
鍍件
CuSO4溶液
陽極
＋
－
銅
電鍍原理
Cu2＋
SO42－
e-
陰極：Cu2++ 2e- = Cu
電解一段時(shí)間后，Cu2+的濃度有何變化？
不變
陽極：Cu - 2e- = Cu2+
e-
動(dòng)畫探究
陽極
陰極
溶液？
CuSO4
鍍件
含鍍層金屬離子的鹽溶液
(3)電鍍池結(jié)構(gòu)
①陰極
②陽極
③電鍍液:
(4)電鍍的特點(diǎn)：
一多，一少，一不變。
---鍍層金屬
---待鍍金屬
含鍍層金屬陽離子的鹽溶液
如Cr、Zn、Ag、Cu等。
陰極
陽極
電鍍液
[歸納整理]
鍍層金屬
三、電鍍
工業(yè)上制備的銅，其含Cu約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質(zhì)，為粗銅，需要通過再次精煉處理才能得到純度為99.99%精銅(用于電器及其他很多工)，如何用電解的方法得到純銅？
思考：
粗銅
精銅
①濕法煉銅:
②火法煉銅
陽極
粗銅
CuSO4溶液
陰極
＋
－
Cu
Fe
Zn
Ni
Ag
Au
精銅
電解精煉銅原理
Cu2＋
Fe2＋
Zn2＋
Ni2＋
H＋
SO42－
Ag、Au
H＋
e-
e-
Zn - 2e- = Zn2+
Fe - 2e- = Fe2+
Ni - 2e- = Ni2+
Cu - 2e- = Cu2+
陽極：
(粗銅)
主要：
陰極：Cu2+ + 2e- = Cu
(精銅)
電解一段時(shí)間后，Cu2+的濃度有何變化？
不斷補(bǔ)充CuSO4溶液
陽極泥
動(dòng)畫探究
四、電解精煉銅
四、電解精煉銅
---不活潑金屬:Au、Ag
⑴粗銅所含的雜質(zhì)
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
提煉金、銀等貴重金屬。
問：電解完后,電解質(zhì)溶液有何變化？
①電解質(zhì)溶液的Cu2+濃度減小，不斷補(bǔ)充CuSO4溶液
②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等雜質(zhì)，需定時(shí)除去
電解原理
M
Mn+
Mn+
M
-ne-
+ne-
Mn+
M
+ne-
2NaCl+2H2O === 2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
電解
電冶金
氯堿工業(yè)
電 鍍
粗銅精煉
金屬防護(hù)
應(yīng)用
電解原理
惰性電極
活潑電極
分類
陽極：M – ne- = Mn+
類型①電解本身型
類型②電解水型
類型③電解放氫生堿型
類型④電解放氧氣生酸型
一、陽極為活潑電極：M – ne- = Mn+
陰極：2H++2e-=H2↑
陽極：Cu - 2e-=Cu2+
總反應(yīng)：Cu +H2SO4 === CuSO4 + H2 ↑
電解
溶質(zhì)濃度減小，pH增大
1、用Cu做電極電解稀硫酸
H2SO4溶液
陰極
+
-
A
H+
SO42-
H+
OH-
H+
陽極
銅
溶質(zhì)濃度增大，pH不變
陰極：2H++ 2e-=H2↑
陽極：2Ag- 2e-=2Ag+
總反應(yīng)：2Ag +2H2O === 2AgOH + H2 ↑
電解
2、用銀做電極電解硫酸鈉溶液
一、陽極為活潑電極：M – ne- = Mn+
Na2SO4溶液
陰極
+
-
A
Na+
SO42-
H+
OH-
Na+
陽極
銀
HCl溶液
陰極
+
-
A
H+
Cl-
H+
OH-
陽極
Pt
第1組、電解HCl、CuCl2溶液
陽極: 2Cl--2 e- = Cl2 ↑
陰極：2H++ 2e-= H2↑
2HCl === Cl2 ↑ + H2 ↑
電解
溶質(zhì)濃度減小pH增大
二、惰性電極（石墨或鉑電極）電解
CuCl2溶液
陰極
+
-
A
Cu2+
Cl-
H+
OH-
Cl-
陽極
Pt
CuCl2 === Cu+Cl2 ↑
電解
陽極: 2Cl-- 2 e-= Cl2 ↑
陰極：Cu2++2e-=Cu
溶質(zhì)濃度減小
pH不變
復(fù)原：
加HCl
復(fù)原：
加CuCl2
電解對(duì)象： 電解質(zhì)本身; 電解質(zhì)濃度 降低;
pH 酸PH增大，鹽不變 ，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加 電解質(zhì)本身
特點(diǎn):
類型①電解本身型
電解無氧酸(HF除外)、不活潑金屬無氧酸鹽的水溶液，就是電解質(zhì)本身電解。例如：
2HCl===H2↑ + Cl2↑
CuCl2===Cu + C12↑
電解
電解
第2組、電解H2SO4、NaOH、Na2SO4溶液
二、惰性電極（石墨或鉑電極）電解
H2SO4溶液
陰極
+
-
A
H+
SO42-
H+
OH-
H+
陽極
石墨
Na2SO4溶液
陰極
+
-
A
Na+
SO42-
H+
OH-
Na+
陽極
石墨
NaOH溶液
陰極
+
-
A
H+
OH-
Na+
OH-
陽極
石墨
陽極：4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑
陰極：4H ++ 4e- = 2H2 ↑
2H2O === 2H2 ↑+O2 ↑
通電
溶質(zhì)濃度增大
pH酸酸堿堿中中
復(fù)原：
加溶質(zhì)
電解含氧酸、強(qiáng)堿和活潑金屬含氧酸鹽的水溶液，實(shí)際上都是電解水，即：
電解對(duì)象：電解水；電解質(zhì)濃度增大；
pH 酸PH減小，堿PH增大，鹽不變，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加水 。
特點(diǎn):
類型②電解水型
2H2O === 2H2 ↑+O2 ↑
通電
第3組、電解NaCl、MgCl2溶液
二、惰性電極（石墨或鉑電極）電解
NaCl溶液
陰極
+
-
A
Na+
Cl-
H+
OH-
陽極
石墨棒
MgCl2溶液
陰極
+
-
A
Mg2+
Cl-
H+
OH-
Cl-
陽極
石墨棒
陽極：2Cl- －2e- = Cl2↑
陰極：2H+ + 2e- = H2 ↑
2NaCl+2H2O===2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
電解
MgCl2+2H2O===Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2 ↑
電解
溶質(zhì)濃度減小pH增大
復(fù)原：
加對(duì)應(yīng)無氧酸
電解活潑金屬無氧酸鹽溶液時(shí)，電解的總化學(xué)方程式的通式可表示為：
電解對(duì)象： 水和鹽的陰離子；電解質(zhì)濃度 減少，
pH 增大； 要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加對(duì)應(yīng)的無氧酸 。
特點(diǎn):
類型③電解放氫生堿型
溶質(zhì) + H2O === H2↑+ 堿 + 鹵素單質(zhì)X2(或S)
通電
第4組、電解CuSO4 、AgNO3溶液
二、惰性電極（石墨或鉑電極）電解
CuSO4溶液
陰極
+
-
A
Cu2+
SO42-
H+
OH-
陽極
石墨棒
AgNO3溶液
陰極
+
-
A
Ag+
H+
OH-
NO3-
陽極
石墨棒
陰極：2Cu2++4e-=2Cu
陽極：4OH-- 4e-=2H2O+O2 ↑
陰極：4Ag++4e-=4Ag
陽極：4OH-- 4e- =2H2O+O2 ↑
2CuSO4+2H2O === 2Cu +O2↑+2H2SO4
電解
4AgNO3+2H2O ===4Ag +O2↑+4HNO3
電解
溶質(zhì)濃度減小pH減小
電解不活潑金屬含氧酸鹽溶液，電解的總化學(xué)方程式的通式可表示為：
電解對(duì)象： 水和金屬陽離子；電解質(zhì)濃度 減小，
pH減小；要把電解質(zhì)溶液復(fù)原：加金屬氧化物 。
特點(diǎn):
類型④電解放氧生酸型
溶質(zhì) + H2O === O2↑ + 酸 + 金屬單質(zhì)
通電
meiyangyang8602
電解規(guī)律（惰性電極）
陽極：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ與Ⅲ區(qū)：電解本身型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型 如NaCl
Ⅱ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
練習(xí)1、下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b電極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是(　　)
A、X是負(fù)極，Y是正極
B、Pt是陰極，Cu是陽極
C、CuSO4溶液的pH逐漸減小
D、CuSO4溶液的pH不變
C
練習(xí)2、粗銅中含有雜質(zhì)，用下圖裝置精煉銅。下列有關(guān)說法正確的是（ ）
A、a 是粗銅、b 是純銅
B、反應(yīng)前后CuSO4 電解液的濃度保持不變
C、陰極電極反應(yīng)為：Cu2++2e-=Cu
D、電解過程中，a、b兩極質(zhì)量的變化量一直相等
C
練習(xí)3、金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（ ）
（已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）
A、陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2+ + 2e- = Ni
B、電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等
C、電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+ 和Zn2+
D、電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt
D

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