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1、第四章 电化学 第三节 电解池(2) 墒 柱 卖 宝 熄 火 是 息 扮 崩 藐 遂 睡 蓉 撵 冒 灼 乱 剖 图 疾 谜 联 滤 冷 吾 由 球 委 航 皇 琵 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 二、电解原理的应用 1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业） 阳极：2Cl - 2e- = Cl2 阴极：2H+ + 2e- = H2 总反应： 2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 食盐水中存在的离子： Na+ 、Cl- 、H+ 、OH- 离子放电顺序： 阳离子 H+ Na+ 阴离子 Cl- OH- 电极反应： 阳极 氧化反应
2、阴极 还原反应 H+ Na+ Cl- OH- 阴极阳极 痊 曳 崭 轮 扮 凹 滑 孔 摊 鹅 膘 涸 匈 纹 肥 绑 裳 纸 沟 陌 翰 水 澜 擒 梧 痊 烘 侦 揖 懒 忙 空 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） l若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上都有气体 产生，如何检验气体的种类？ 阴极附近的溶液无色变为红色 阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色. 阴极:产生无色、无味气体 蘸 袭 赃 趁 涯 骚 檀 巴 魔 裂 裤 乓 碴 章 碟 芥 途 蔡 疚 厚 济 杭 户 晶 惋 社 婿 啥 坦 抄 体 刽 第 三 节 电 解
3、 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） (2)避免生成物H2和Cl2混合, 因为: . (1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯, 反应方程式: . 第一个问题: Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O 混合遇火或遇强光爆炸 解决方法:使用离子交换膜 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 滨 脚 队 矗 凶 罚 粮 过 荔 冉 钾 皂 暑 酮 楷 蒂 的 号 忘 猿 挖 辗 疼 贤 蔼 田 戴 剖 孜 炭 稀 舌 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） （1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 阳离
4、子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH 离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴 极室和阳极室。 （2）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响 氢氧化钠的产量。 氯碱工业:离子交换膜法制烧碱 霖 缨 醉 故 稚 倾 舌 偿 焙 臣 澜 玫 许 蓝 贺 垮 赘 犀 豌 冒 夜 疫 今 薪 类 灰 岳 寒 赤 罕 垄 纺 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） + Cl2 Cl2 Cl H2 Na+ H+ OH 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和 NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 离子交换膜 阳 极 金属钛网 阴 极 碳
5、钢网 阳 极 室 阴 极 室 瘪 兔 狱 祭 削 怜 李 愈 蔼 凶 简 休 稗 饱 陆 甜 残 晌 瞪 朗 均 威 垣 毯 薪 堵 港 脖 暴 径 蘸 酉 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 提示： 第二个问题：精制食盐水 由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、 SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子 交换膜，那么如何除去这些杂质呢？ 3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个 合理的顺序逐一除杂吗？ 2、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42 1、用什么方法除去泥沙？ 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 肛
6、橱 菲 炎 嗣 姑 错 王 甄 汞 盗 伤 了 沥 膊 猫 哺 峡 彪 城 秘 损 酷 捕 就 怀 卞 掘 周 面 蛛 奈 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 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 略过量 BaCl2 溶液 除SO42- 略过量 Na2C
7、O3 溶液 除Ca2+. Ba2+ 略过量NaOH 溶液 除Fe3+ , Mg2+ 适量HCl溶液 调节PH 除 CO32- 、OH- 爷 俭 逼 耶 孙 视 赎 茬 莱 寿 咏 崩 遇 酒 祭 玲 巢 锥 勘 符 钳 牟 差 钒 棋 借 傣 侵 袋 赚 蓖 牙 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 含氯漂白剂 有机合成、造纸 玻璃、肥皂 纺织、印染 有机合成 氯化物合成 农药 金属冶炼 有机合成 HCl 盐酸 电解饱和食盐水 以氯碱工业为基础的化工生产 H2 NaOH 湿氯气湿氢气液碱 Cl2 魁 廖 蓄 径 颁 版 像 互 檀 凶 纵 遣 乔 登 阀 宅
8、奖 惜 夸 剧 粳 纹 择 细 塌 李 矢 戒 篮 悠 他 兵 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 二、电解原理的应用 2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法） 电镀铜原理 铜片 待镀件 硫酸铜溶液 阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质 阳极：镀层金属（纯铜板） 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质（硫酸铜溶液） 电镀铜 铜 书 定 轿 伞 篷 喘 笛 碍 尚 氧 弱 漂 瞒 习 舜 犀 阑 薯 骡 浆 鹿 俯 虽 扶 悸 馏 惋 溺 贰 扇 宋 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电
9、解 池 （ 2 ） 电镀应用于铜的电解精练 电极反应式 阴极（纯铜）: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 阳极（粗铜）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应) 杂质：Zn - 2e- = Zn2+ Ni-2e- = Ni2+ 阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在 电解槽底,形成阳极泥 电解精练铜原理 粗铜板 纯铜板 硫酸铜溶液 嚼 猖 婉 掖 束 枫 亮 涛 骆 汪 芽 西 恐 析 韧 馋 笼 镇 贬 捉 鲍 讼 刷 辣 变 鹏 熟 伞 骗 券 锄 遣 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 3、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝
10、等活泼金属的 方法） 制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠。 阳极：2Cl - 2e- = Cl2 阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na 总反应： 2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 液 皇 里 码 蜕 彦 苫 改 蹲 阴 毡 观 进 剪 筹 俯 男 缮 旺 蔚 烘 捣 嘱 考 缘 孜 斥 光 边 赐 耪 迢 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 电解熔融氯化钠制钠电解熔融氯化钠制钠 哥 斧 呻 实 休 沙 炳 噬 脾 醉 毅 钻 壶 困 壹 蒜 狈 钡 斯 涩 畦 怂 播 剩 斑 砸 丘 残 团 忆 孔 疽 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节
11、 电 解 池 （ 2 ） 3、电冶金（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的 方法） 制取金属铝 电解熔融状态的氧化铝。 阳极：6O 2- 12e- = 3O2 阴极： 4Al 3+ + 12e- = 4Al 总反应： 2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2 冰晶石 柱 峨 稚 图 抉 哗 霸 未 好 膊 警 闯 酚 戮 厉 妄 勘 毛 芋 仓 折 靛 披 么 容 立 牟 俄 邀 壬 秩 铀 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 冶炼铝设备图 阳极C 电解质 烟罩 熔融 态铝 钢壳 钢导电棒 阴极C 耐火 材料 象 蕾 驳 省 舀 阁 员 绘 润 潭 湿
12、 篓 穴 诗 邀 才 差 龋 虏 诽 黄 肿 蓖 隙 桩 戊 鬼 横 览 吸 普 孵 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 电解池小结 与电源正极相连 阳极 阴极 与电源负极相连 发生氧化反应 阳离子移向 阴离子移向 发生还原反应 1、电源、电极、电极反应关系 2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金 淳 田 厕 寂 枷 圭 澳 识 焙 髓 娩 麓 班 圾 惠 刃 外 榷 恨 蝶 溅 蹋 涨 惺 寄 库 铜 制 蚁 信 灸 催 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） (1)右图的装置会出现什么现象？并完成电 极反应式和总反应式
13、。 (2) 左边烧杯为_装置， 右边烧杯为_装置。 当Zn减轻0.65g时，左边烧 杯的碳棒增重_ g， 右边烧杯的左边碳棒为_极， 产生的气体为_ mol， 右边烧杯的右边碳棒为_极， 在标状下产生的气体为_ mL。 练习 渔 敖 紊 峙 靛 寥 笆 黑 茵 甚 忽 腺 偷 捐 谚 曲 榨 荡 啃 梭 馈 掐 陶 咳 勾 囊 偷 例 秩 窃 泊 琶 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 例1 ： 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶 液,通电一段时间,两极均产生11.2L(标况)气 体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质 的量. 解析：阳极 4
14、OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗 OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中 C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0.5 2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol. 四、电解计算电子守恒法 帮 歇 乒 皇 烁 趾 吊 裁 簧 脆 犯 蹈 器 痊 赖 凿 辅 瞥 梳 叔 依 逮 隐 蒲 磺 谁 列 惕 嗽 泡 砂 巴 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2
15、 ） O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH 计算关系式： 例2 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液 ，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体 ，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L A 阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol 则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A 蕉 播 今 速 闻 叙 弹 空 惊 癣 砰 讳 眷 墨 耽 斥 嫁 绍 招 飞 泰 兢 笋 梢 洱 挥 健 兆 绽 擞 阶 络 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2
16、 ） 例3 ： 某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分 子质量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液， 用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液 中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求： 金属M的相对原子质量及 x、n 值； 电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。 Mx+ + xe- = M 0.005mol 0.01mol 0.32g 所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3 产生H+为0.01mol，pH=1 极 磐 蔫 锐 涨 际 扛 毖 洱 织 驮 窘 苔 粟 休 超 邵 椭 集 扒 救 撒 滔 丰 急 久 山 扮 投 嗡
17、病 被 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 拓展：金属的防护 金属腐蚀的快慢程度： 电解池的阳极 原电池的负极 化学腐蚀 原电池的正极 电解池的阴极 海水 C Fe + 讲 虚 乃 发 衷 暇 账 鹊 印 惠 轰 每 三 雪 恐 矫 靠 茄 饲 否 桌 括 你 屑 稍 痞 膛 摆 讼 兑 瑟 扰 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢 顺序 . Fe FeC FeZn FeZn FeSn A(海水) B(海水) C(海水) D(海水) FeSn F(天然水) E(海水) DE F AC B 拓展练习 溉 折 药 磐 惺 树 记 絮 酚 埋 盎 漱 键 殉 罐 贵 廷 营 喜 烙 蔼 购 泰 换 斯 僵 设 盔 硒 剪 毫 副 第 三 节 电 解 池 （ 2 ） 第 三 节 电 解 池 （ 2 ）