福建省泉州一中高二化学《电解池的工作原理及应用》公开课课件（ 2013高考）
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3秒自动关闭窗口高二鲁科版化学选修四同步课件：1.2.2电能转化为化学能――电解第二课时（数理化网&为您收集整理）&&鲁科版
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第2节电能转化为化学能二、电解原理的应用及计算电解饱和食盐水反应原理思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源1.电解食盐水现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑(条件:通电)（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳极：钛阳离子交换膜：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而引起爆炸；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Cl2Cl2Cl―H2H+OH―淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极室阴极室粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca2+.Mg2+精制盐水2.铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-Ni→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-ZnFeNiCuAgAu阴极:Cu2++2e-→Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液3.电镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，①电极：阳极――镀层金属或惰性电极阴极――待镀金属制品②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al4.冶炼铝原理:助熔剂：冰晶石（Na3AlF6六氟合铝酸钠）阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?冶炼铝设备图烟罩电解池、电解精炼池、电镀池的比较将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应1.a、b哪一极为正极？2.若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？选择何种溶液？3.若要给铁叉镀金，a极选用什么材料？选择何种溶液？思考:e-金属性强弱的判断已知①M+N2+=M2++N②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为答案：P>M>N>E工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO41.电解时,应以作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会,2.阳极反应式为,3.总电解反应式为.2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑答案:Fe增大MnO42―_e-=MnO4―电解计算――电子守恒法例一：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(S.T.P)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4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑阳极转移电子的物质的量为:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即产生H+2mol.阴极生成0.5molH2,消耗H+1所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=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.O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－计算关系式：例二：用石墨电极电解100mLH2SO4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/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA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例三：某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x?nH2O，式量为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0.01mol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：①金属M的相对原子质量及x、n值；②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3产生H+为0.01mol，pH=11.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A练习2.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是B3.德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖，但该方法须在高温高压催化剂，否则难以自发进行。2000年希腊化学家斯佳在《科学》杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570℃的电解池（如图）氢氮在电极上合成氨，而且转化率高于哈伯法的五倍，达到80%.该电解池采用了能传导某种离子（H+、Li+、F-、O2-）的固体复合氧化物为电解质（简称SCY），吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。固体复合氧化物
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电解池及应用
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二、电解原理的应用及计算；电解饱和食盐水反应原理在U型管里装入饱和食盐水；思考:；（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均；实验装置；1.电解食盐水；现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI溶液变；阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2；实验装置；氯碱工业:离子交换膜法制烧碱；（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳；C
二、电解原理的应用及计算电解饱和食盐水反应原理 在U型管里装入饱和食 盐水，用一根碳棒作阳 极，一根铁棒作阴极。 接通直流电源思考:（1）电解池的两极各产生什么现象? 若在两极附近均滴加酚酞试液，会 有什么现象? （2）怎样初步检验两极产物的生成? （3）结合教材，分析产生这种现象 的原因。实验装置1.电解食盐水现象： 阳极：有气泡产生， 使湿润的淀粉－KI 溶液变蓝 阴极：有气泡产生， 滴加酚酞溶液变红阳极：2Cl--2e- =Cl2↑ 阴极：2H++2e- =H2↑ 总式： 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑ (条件:通电)实验装置氯碱工业:离子交换膜法制烧碱（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 阳离子交换膜：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而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响 氢氧化钠的产量。Cl2 +H2 － NaOH溶液淡盐水阳 极Cl2 Na+ Cl―H+阴 极 碳钢网金属钛网阳 极 室OH―精制饱和 NaCl溶液离子交换膜阴 极 室H2O（含少量NaOH）粗盐的成份：精制食盐水泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与 碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜 杂质的除去过程： 粗盐水过滤 (除泥沙及沉淀 )过量 BaCl (除 SO2? 42过量 NaOH (除 M g2?过量 Na 2 CO3?3).Fe)(除 Ca2?.Ba2?)适量盐酸 (除 CO2? 3)含少量 Ca2+.Mg2+阳离子交换塔 (除 Ca2?.M g2?)精制 盐水2.铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种 粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的 导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等) 纯铜 粗铜 阳极： Zn→ Zn2+＋2eZn Fe → Fe2+＋2eFe Ni → Ni2+＋2eNi Cu→ Cu2+＋2eCu CuSO4溶液 Ag 阳极泥 Au 阴极: Cu2+ + 2e- → Cu 问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？3. 电镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的 又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最 常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常 用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀 上一薄层其他金属或合金的过程，①电极： 阳极――镀层金属 或惰性电极 阴极――待镀金属制品 铁 片 铜 片硫酸铜溶液②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。 溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小原理:4.冶炼铝阳极：6O2--12 e- =3O2↑ 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al 总式：2Al2O3通电4Al+3O2 ↑助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而 不用AlCl3?冶炼铝设备图阳极C烟罩 电解质 熔融 态铝 钢壳 耐火 材料 阴极C 钢导电棒电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池定义电解精炼池电镀池应用电解原理在某些 金属表面镀上一层其 它金属的装置。 ①镀层金属接电源正极 待镀金属接电源负极 ②电镀液须含有镀层金 属的离子 阳极：镀层金属； 阴极：镀件将电能转变成化学能 应用电解原理将不纯 的装置。 的金属提纯的装置。 形成 ①两电极接直流电源 ①不纯金属接电源正极 纯的金属接电源负极 条件 ②电极插人电解质溶液 ②电解质溶液须待提纯 ③形成闭合回路 金属的离子电极 名称 电极 反应阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连 阳极：氧化反应 阴极：还原反应阳极：不纯金属； 阴极：纯金属 阳极：氧化反应 阴极：还原反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应思考:1. a 、b哪一极为正极？ 2. 若要给铁叉镀锌， a极选用什么材料？ 选择何种溶液？ 3. 若要给铁叉镀金， a极选用什么材料？ 选择何种溶液？e-电解计算――电子守恒法 例一 ： 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(S.T.P) 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 4OH -4e =2H2O+O2↑ 阴极 Cu2++2e- =Cu↓ 2H++2e- =H2↑ 阳极转移电子的物质的量为: 0.5×4 = 2mol,消耗 4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1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.计算关系式：O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－例二 ： 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 ）A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L 阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol D.4mol/L则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A1.右图中x、y分别是直 流电源的两极,通电后发 现a极板质量增加,b极板 处有无色无臭气体放出, 符合这一情况的练 习A2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是 BA B Cu C Cu D Cu阳极石墨阴极石墨石墨FePtH2O电解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液包含各类专业文献、行业资料、专业论文、应用写作文书、生活休闲娱乐、文学作品欣赏、幼儿教育、小学教育、《电能转化为化学能――电解》第二课时课件 鲁科版选修480等内容。
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