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(共33張PPT)
第二節(jié) 電解池
第3課時電解原理的應用
電解池構成模型
電子導體
e-
-- 陽極
(惰性電極)
陰離子移向
e-
陰極一
(惰性電極)
向移子離陽
氧化劑
得電子的陽離子
發(fā)生還原反應
還原劑
失電子的陰離子
發(fā)生氧化反應
電解池
電解質溶液或 熔融電解質
復 習 模 型
離子導體
【遷移】燒堿、氯氣都是重要的化工原料 氯堿工業(yè)(閱讀課本P106圖4-11)
【思考】按上圖裝置應用于氯堿工業(yè)的生產(chǎn)，你認為會存在哪些問題
1.出現(xiàn)副反應：Cl +2OH=Cl+ClO-+H O 、 2.引發(fā)安全事故：產(chǎn)品Cl +H 遇火或強光會爆炸
【復習】惰性電極(石墨)電解飽和食鹽水的電極反應和總反應方程式：
陰極： 2 H + + 2 e - = = H 個 2H O+2e-=H 個+2OH-
氫 陽極： 2CI - — 2e - ==Cl個
離子反應：
溫故知新 — — 電解飽和食鹽水
化學方程式：
飽和NaCl溶液
氯堿工業(yè)原理
【思考】電解飽和食鹽水應用于氯堿工業(yè)要解決的主要問題是什么
(1)避免Cl 接觸NaOH 溶液反應，使產(chǎn)品不純
(2)避免生成物H 和Cl 混合
解決方法：使用離子交換膜
生產(chǎn)設備：陽離子交換膜電解槽
陽離子
Cl 交換膜 H
稀食鹽水 Cl Na+ H 稀NaOH溶液
陽極一 陰極
濃食鹽水一 Cl- OH-→NaOH溶液
飽和NaCl溶液
b NaOH 溶液
陰極
af
碳鋼網(wǎng)
Na+ 陰 極：2 H++2e~=H 個
Cl-Na+ OH 一
→ 陰 極
氯堿工業(yè)原理
個Cl H
淡鹽水 a
陽極
惰性電極
陽極：2Cl—2e=Cl 個
精制飽和NaCl溶液 H O(含少量NaOH)
陽離子交換膜 d
陽 極室
室
C
氯 堿 工 業(yè) 原 理 的 拓 展 應 用
粗鹽的成份：泥 沙 、Ca + 、Mg + 、SO 2-雜質，會與堿性物質 反應產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜
雜質的除去過程： 精制食鹽水
氯堿工業(yè)原理的拓展應用
【例】在新冠肺炎疫情期間，“84”消毒液是環(huán)境消毒液之一。某學生想制作一種家用 環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl 被完全吸 收制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖所示的裝置。c 、d都為石墨電極。
完成下列填空：
(1)a為電源的負 (填“正”“負”“陰”或“陽” 下同)極，c為電解池的陽極。
(2)d電極的電極反應式：2H O+2e-==H 個+2OH
電解產(chǎn)生消毒液的總化學方程式為 NaCl+H O= 電 解NaClO+H 個。
為充分混合反應，下端產(chǎn)生Cl , 上端產(chǎn)生NaOH
1.金屬鈉的制取(電解熔融氯化鈉)
陽極：2Cl--2e-=Cl 個
陰極：2Na++2e-=2Na
電解
2NaCI(熔融)===2Na +Cl 個
【思考】電解飽和食鹽水得不到單質鈉，工業(yè)上是如何以氯化鈉為原料制備鈉的呢
電冶金的本質：Mn++ne-=M
Cl 出口 Cl (氣態(tài))
鈉
(液態(tài))
Na出口=
陰極一 陽 極 陰 極
石墨電極 石墨電極
電冶金
【思考】電解熔融NaCl的方法可制備金屬鈉，金屬Mg、Al 如何制備呢
電解熔融氯化鈉裝置示意圖
熔 融 NaCl
NaCl 進口
助熔劑：冰晶石(Na AIF 六氟合鋁酸鈉)降低Al O 的熔點
【思考】工業(yè)制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂 制取鋁時，用的是氧化鋁而不用
氯化鋁
原因：因為氧化鎂的熔點比氯化鎂高很多，能耗較高;氯化鋁是共價化合物，
共價化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合物，可電解。
陽極：6O --12e-=3O 個
陰極：4AI ++12e-=4Al
總反應：2Al O (熔融
陽極：2Cl--2e-=Cl 個
陰極：Mg ++2e-=Mg
總反應：MgCl (熔融電解 個
2.電解熔融的氯化鎂：(制取金屬鎂) 3.電解熔融的氧化鋁：(制取金屬鋁)
電冶金
【例】海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關該
電解過程的敘述中，正確的是( C )
A. 兩個電極必須都用惰性電極
B. 陽極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極
C. 電解熔融狀態(tài)的氯化鎂
D. 電解氯化鎂的水溶液
電 冶 金
【資料】奧運金牌是純銀鍍金，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。預計6000枚奧運獎牌將會用去超過 1噸的黃金和白銀。
【思考】制作奧運金牌時，如何純銀上鍍金
電鍍
1.含義：應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。
2.目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。
十
3.電鍍池的構成 A + 鍍層
目的：鐵制品上鍍銅 金屬
(1)陰極-待鍍金屬 Cu ++2e-=Cu
(2)陽極-鍍層金屬 Cu-2e-=Cu + 鐵件
(3)電解液-含鍍層金屬陽離子的鹽溶液 CuSO 溶液 含鍍層金屬離子 的鹽溶液
實質： M -ne→Mn+ Mn++ne-M
【思考】電解 一 段時間后，Cu + 的濃度有何變化 不變
電 鍍
鍍 件
銅片
【思考】1. a 、b 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
a極：鋅
Zn(NO ) 溶液
ZnSO 溶液
ZnCl 溶液都可以
陰極
陽極 鐵叉
電 鍍
電鍍的特點：電鍍液的組成及酸堿性保持不變
電解精煉
粗銅(含有鋅、鐵、鎳、
銀、金、鉑等微量雜質)
黃銅礦 精銅
【資料】一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(如鋅、鐵、銀、金等),這種粗 銅的導電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導電 能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。
【思考】粗銅中含Cu約98.5%,還含有Fe 、Ag 、Au等雜質，怎么用電解的方法得到純
銅 請設計實驗。
CuSO 溶液
【思考】電解一段時間后，Cu +的濃度有何變化
略減小，不斷補充CuSO 溶液
【思考】陰極增重與陽極減重相等嗎
不相等
電解精煉銅原理
Zn -2e-=Zn2+ 陽極：Fe-2e-=Fe2+
Ni-2e-=Ni2+
Cu -2e-=Cu +
陰極：Cm ++2e=Cu
e-
陰極
精銅
陽極
Zn2+ Zn
Fe2± Fe K
Ni2+
Cu +
Ag
3
2
十
H+
SO 2-
H+
粗銅
陽極泥
電解精煉
【例】金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt 等雜質，
可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是( D )
(已知氧化性：Fe +A.陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：Ni ++2e-=Ni
B.電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等
C.電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe +和Zn +
D.電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu 和Pt
電 解 精 煉
電解池 電解精煉池
電鍍池
定義 將電能轉變成化學能的 裝置。 應用電解原理將不純的 金屬提純的裝置。
應用電解原理在某些金屬 表面鍍上一層其它金屬的 裝置。
形成 條件 ①兩電極接直流電源 ②電極插人電解質溶液 ③形成閉合回路 ①不純金屬接電源正極 純的金屬接電源負極 ②電解質溶液須待提純 金屬的離子
①鍍層金屬接電源正極 待鍍金屬接電源負極
②電鍍液須含有鍍層金 屬的離子
電極 名稱 陽極：電源正極相連 陰極：電源負極相連 陽極：不純金屬； 陰極：純金屬
陽極：鍍層金屬；
陰極：鍍件
電極 反應 陽極：氧化反應 陰極：還原反應 陽極：氧化反應 陰極：還原反應
陽極：氧化反應
陰極：還原反應
電解池、電解精煉池、電鍍池的比較
歸 納 總 結
閱讀課本P109資料卡片了解電有機合成
陽極：H O-2e-=2H++1/2O 個
陰極：2CH =CHCN+2e+2H+=NC(CH ) CN
電解
總反應：2CH =CHCN+2H O====NC(CH ) CN+1/2O
電有機合成
丙烯 (CH CH=CH )
丙烯腈 (C H =CHCN)
拓 展 延 伸
己二腈(NC(CH ) CN)
電解
多池組合判斷：
①無外電源：一池為原電池(自發(fā)氧化還原反應),其余為電解池；
②有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池。
|H
【思考】怎樣區(qū)分原電池、電解池
【方法】原電池、電解池的區(qū)分關鍵看是否有外接電源
電 化 學 裝 置 的 判 斷
CuSO
甲 乙
原電池 電解池
十
Cu 陽Cu 極
Al O 熔融液 丙
電解池
Cu Fe
陽 陰
極 極
CuSO4 溶液 乙
電解池
ZnCl 溶 液 甲
電解池
Cu Fe
陰 陰
極極
Zn Cu
陽 陰 極 極
C 陽
極
Zn
如圖所示裝置：
CH
A B
電極-
KOH溶液 甲池
(1)甲池是原電池，乙池是將電 _能轉化為化學_能的裝置。
(2)寫出甲、乙、丙池中各電極的電極名稱和電極反應式。
O Cu AgP(I Pt(Ⅱ)
電極
過量CuSO 溶液 MgCl 溶液 乙池 丙池
答案 A極：負極，CH —8e-+10OH-==CO3+7H O
B極：正極，2O +8e-+4H O=8OH-
Cu極：陽極，Cu—2e-==Cu +
Ag極：陰極，Cu ++2e-=Cu
Pt(I) 極：陽極，2Cl-—2e-===Cl 個
Pt(Ⅱ)極：陰極，Mg ++2H O+2e-==H 個+Mg(OH)
CH
A B
電 極
過量CuSO 溶液 MgCl 溶液
甲 池 乙池 丙池
Cus Ag Pt(I) Pt(Ⅱ)
電極
KOH溶 液
O
1.三個計算原則
(1)陽極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。
(2)串聯(lián)電池中各電極上轉移的電子數(shù)目相等。
(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中各電極上轉移的電子數(shù)目相等。 2.三種常見計算方法
如以通過4mole- 為橋梁可構建如下關系式：
電化學的有關計算
如圖所示的A、B兩個電解池中的電極均為鉑電極，在A池中加入0.05 mol·L-1
的CuCl 溶 液 ，B池中加入0.1 mol·L-1 的AgNO 溶液(電解質足量),進行電 解。a、b、c、d四個電極上所產(chǎn)生的物質的物質的量之比是( A)
A B
A.2:2:4:1 B.1:1:2:1 C.2:1:1:1 D.2:1:2:1
練習提升
2.在1 LK SO 和CuSO 的混合溶液中c(SO2-)=2.0 mol-L-1,用石墨電 極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到22.4 L(標準狀況)氣 體，則原溶液中c(K+) 為
4. 2.0 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1
C.1.0 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1
3.如圖所示，若電解5 min時，測得銅電極的質量增加2.16 g。試回答 下列問題：
(1)電源中X極是負(填“正”或“負”)極。
(2)通電5 min時，B中共收集到224 mL(標準狀況)氣體，溶液體積為
200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計),則通電前c(CuSO )=
0.025 mol ·L-1。
(3)若A中KCl溶液的體積也是200 mL,電解后溶液中仍有Cl-,則電解
后溶液的pH=13(Kw=1 0×10-14)。
4.把物質的量均為0.1 mol的氯化銅和硫酸溶于水制成100 mL的混合溶
液，用石墨作電極電解，并收集兩電極所產(chǎn)生的氣體，一段時間后在 兩極收集到的氣體在相同條件下體積相同。則下列描述正確的是
A. 電路中共轉移0.6NA個電子
B.陽極得到的氣體中O 的物質的量為0.2 mol
C.陰極質量增加3.2 g
D.電解后剩余溶液中硫酸的濃度為1 mol-L-1
應用體驗
電解原理在物質制備中的應用
分清交換膜類型：即交換膜屬于陽離子交 換膜、陰離子交換膜或質子交換膜中的哪 一種，判斷允許哪種離子通過交換膜
寫出電極反應式，判斷交換膜兩側離子的 變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷 離子遷移的方向
分析交換膜的作用：在產(chǎn)品制備中，交換 膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之 間發(fā)生反應
第一步
第二步
第三步
2 . 多室電解池的分析思路
的是
A.a為直流電源的正極
B.陰極反應式為2H++2e-===H 個 C. 工作時，乙池中溶液的pH不變
1.一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡單裝置如圖所示。下列說法正確
D. 若有1 mol離子通過A膜，理論上陽極生成0.25 mol氣體
稀硫酸 Na SO 溶液
甲池 乙池 丙池
應用體驗
直流電源
a be
陰膜 A膜
酸性
Cr (SO ) 溶液
Cr棒
石墨
制備，工作原理如圖所示。下列敘述正確的是
A.若直流電源為鉛酸蓄電池，則b極為Pb
B.陽極反應式為ClO +e-===ClO2
C. 交換膜左側NaOH的物質的量不變，氣體X為Cl D.制備18.1 g NaClO 時理論上有0.2 mol Na+由交換
膜左側向右側遷移
直流電源
ClO 氣體X
Pt
NaOH NaCl
溶液 溶液 陽離子交換膜
2.NaC1O (亞氯酸鈉)是常用的消毒劑和漂白劑，工業(yè)上可采用電解法
應用體驗
課 堂 總 結
陰、陽極
離子導體
電子導體
電極反應式
電解總反應
組分變化
電解精煉
電鍍
電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)
電解原理的應用
電極材料
電冶金

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