資源簡(jiǎn)介

(共30張PPT)
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第二節(jié) 電解池
第2講 電解原理的應(yīng)用
學(xué)習(xí)目標(biāo)
能分析電解飽和食鹽水、電鍍、精煉銅和電冶金的反應(yīng)原理，認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用，體會(huì)電解對(duì)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的重要貢獻(xiàn)
【思考】電解是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)，能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中都有哪些應(yīng)用呢？
1.2 用石墨電極電解NaCl溶液
一.電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)
思考：1.通電前溶液中都存在哪些離子，
分別向哪邊移動(dòng)
2.寫(xiě)出陰陽(yáng)極的電極方程式及
總反應(yīng)方程式
3.預(yù)測(cè)陰陽(yáng)極的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
陰極 陽(yáng)極
離子
分析 電極 反應(yīng)
產(chǎn)物檢驗(yàn)方法 濕潤(rùn)淀粉KI試紙
檢驗(yàn)Cl2
總反應(yīng)
Cl- OH-
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
填寫(xiě)下列表格：
陰極 陽(yáng)極
離子
分析 電極 反應(yīng)
產(chǎn)物檢驗(yàn)方法 濕潤(rùn)淀粉KI試紙
檢驗(yàn)Cl2
總反應(yīng)
Cl- OH-
Na+ H+
點(diǎn)燃法檢驗(yàn)H2
酚酞溶液檢驗(yàn)堿性
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
H2O
H+
OH-
+
2e-
↑
2H+
H2
+
2e-
↑
2H2O
H2 +2OH-
+
陰極 陽(yáng)極
離子
分析 電極 反應(yīng)
產(chǎn)物檢驗(yàn)方法 濕潤(rùn)淀粉KI試紙
檢驗(yàn)Cl2
總反應(yīng)
Cl- OH-
Na+ H+
點(diǎn)燃法檢驗(yàn)H2
酚酞溶液檢驗(yàn)堿性
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
↑
2NaCl +
2H2O
電解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
H2O
H+
OH-
+
2e-
↑
2H+
H2
+
2e-
↑
2H2O
H2 +2OH-
+
思 考
能否用該電解池制備Cl2、H2 和NaOH？若不能，該怎樣改進(jìn)裝置？
陰極區(qū)域
陽(yáng)極區(qū)域
↑
2NaCl +
2H2O
電解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
1．Cl2 與 NaOH 反應(yīng)
Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O
一定條件
2．H2 與 Cl2 混合易爆炸
H2 + Cl2 2HCl
↑
2NaCl +
2H2O
電解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
改良電解飽和食鹽水裝置
2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
電解
陽(yáng)離子交換膜
Na+
避免Cl2與NaOH反應(yīng)
Cl2 + 2OH- ====ClO- + Cl- + H2O
H2 + Cl2==== 2HCl
防止Cl2和H2混合而引起爆炸
離子交換膜的分類(lèi)及應(yīng)用
知識(shí)拓展：
（4）氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用
電解飽和食鹽水
液堿
濕氯氣
濕氫氣
NaOH
含氯漂白劑
Cl2
H2
HCl
鹽酸
有機(jī)合成
金屬冶煉
農(nóng)藥
氯化物合成
有機(jī)合成
印染
紡織
肥皂
玻璃
造紙
有機(jī)合成
氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用
奧運(yùn)金牌是純銀鍍金，按照規(guī)定，鍍金不低于6克；銀牌則是百分之百純銀，銅牌中95%-98%的成分為銅，再加上一部分鋅。預(yù)計(jì)6000枚奧運(yùn)獎(jiǎng)牌將會(huì)用去超過(guò)1噸的黃金和白銀。
思考：制作奧運(yùn)金牌時(shí)，如何純銀上鍍金？
【導(dǎo)】
2.電鍍
（1）定義：
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加工工藝。
（2）目的：
使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。
鍍銅
鍍鉻
鍍鎳
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方案給鐵釘“穿”上銅外衣。
（3）鐵釘鍍銅
[實(shí)驗(yàn)用品] 鐵釘、銅片、石墨棒、CuSO4溶液
[確定陰極]
[確定陽(yáng)極]
陰極材料：
陰極反應(yīng)物：
陽(yáng)極材料：
陽(yáng)極反應(yīng)物：
是否需要保留待鍍金屬（鍍件）？
如何使鍍層金屬或合金沉積在鍍件表面？
是否需要補(bǔ)充消耗的鍍層物質(zhì)？
鐵釘
銅片
Cu
Cu2＋
電鍍實(shí)驗(yàn)（視頻）
（3）鐵釘鍍銅
[實(shí)驗(yàn)用品] 鐵釘、銅片、石墨棒、CuSO4溶液
[確定陰極]
[確定陽(yáng)極]
陰極材料：
陰極反應(yīng)物：
陽(yáng)極材料：
陽(yáng)極反應(yīng)物：
鐵釘
銅片
Cu
Cu2＋
電鍍
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】鐵件表面鍍一層紅色的銅，銅片不斷溶解。
陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu
陽(yáng)極：Cu－2e－＝Cu2＋
（4）電鍍池的構(gòu)成：
陰極：待鍍金屬——鍍件
陽(yáng)極：鍍層金屬（如Cr、Ni、Ag和合金）
電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬陽(yáng)離子的電解質(zhì)溶液——電鍍液
（5）特點(diǎn)：
一多：陰極上有鍍層金屬沉積
一少：陽(yáng)極上鍍層金屬溶解
一不變：電解質(zhì)溶液濃度不變
電鍍擺件及電鍍金杯
電鍍車(chē)間
3.電解精煉銅
火法煉銅
粗銅
（Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au……）
導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電器工業(yè)的要求
3.電解精煉銅
（1）原理
CuSO4溶液
陽(yáng)極：
Zn－2e－===Zn2＋、
Fe－2e－===Fe2＋、
Ni－2e－===Ni2＋、
Cu－2e－===Cu2+等
陰極：
Cu2＋＋2e－==Cu
陽(yáng)極泥
略減小
【思考】電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？
陰極增重與陽(yáng)極減重相等嗎？
不相等
電解精煉規(guī)律：“兩不等”
電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；
陰極增加的質(zhì)量和陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等。
三、 電冶金
電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以通過(guò)電解冶煉金屬是重要的方法。且活潑金屬（如K、Ca、Na、Mg、Al）是唯一可行的工業(yè)方法。
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?gòu)乃鼈兊幕衔镏羞€原出來(lái)
（2）工業(yè)電解熔融氯化鈉
電解熔融氯化鈉示意圖
陽(yáng)極
陰極
陰極
Na出口
液體鈉
NaCl進(jìn)口
Cl2
Cl2出口
鐵絲網(wǎng)
熔融NaCl
陰極：Na++e－===Na
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑
總反應(yīng)：2NaCl（熔融）===2Na+Cl2↑
電解
1.電解法冶煉鈉
總反應(yīng)：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
電解
陽(yáng)極： 2Cl- － 2e- == Cl2 ↑
陰極：Na++ e- == Na
2.電解法冶煉鎂
陽(yáng)極：2Cl - －2e- = Cl2↑
陰極：Mg2+ + 2e- = Mg
總反應(yīng)：MgCl2(熔融) == Mg + Cl2 ↑
電解
3.電解法冶煉鋁
【問(wèn)題1】氧化鋁熔點(diǎn)：2050℃，氯化鋁熔194℃，工業(yè)上為什么不用氯化鋁做原料生產(chǎn)鋁單質(zhì)呢？
陽(yáng)極：6O2- －12e- =3O2↑
陰極：4Al3+ + 12e- = 4Al
總反應(yīng)：2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑
電解
冰晶石
助熔劑：
冰晶石(Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點(diǎn)
------電解熔融狀態(tài)的氧化鋁
1.判斷正誤
(1)電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽(yáng)極。 (　　)
(2)電解法精煉粗銅,用純銅作陰極。 (　　)
(3)從粗銅精煉所得陽(yáng)極泥中可回收Ag、Au、Fe等金屬。 (　　)
(4)鐵器上鍍銅所用電解質(zhì)溶液為FeSO4溶液。 (　　)
(5)在鍍件上電鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料作陽(yáng)極，用硫酸銅溶液作電解液。( )
(6)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變。( )
(7)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。( )
【練一練】
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