《人教版高中化学 1.2.2《电能转化为化学能电解》第二课时课件 鲁科选修4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中化学 1.2.2《电能转化为化学能电解》第二课时课件 鲁科选修4.ppt（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 第2节 2021/8/9 星期一1二、电解原理的应用及计算二、电解原理的应用及计算2021/8/9 星期一2电解饱和食盐水反应原理电解饱和食盐水反应原理思考思考:（1）电解池的两极各产生什么现象）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，会若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成）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）结合教材，分析产生这种现象的原因。的原因。在在U型管里装入饱和食型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。极，一根铁棒作阴极。接通直流电源接通直流电源实验装置实验
2、装置2021/8/9 星期一31.电解食盐水电解食盐水现象：现象：阳极：有气泡产生，阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉使湿润的淀粉KI溶液变蓝溶液变蓝阴极：有气泡产生，阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红滴加酚酞溶液变红阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2总式：总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2(条件条件:通电通电)实验装置实验装置2021/8/9 星期一4（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢 阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过离子
3、和气体不能通过)，把电解槽隔成，把电解槽隔成阴极室和阳极室。阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、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、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响，而影响氢氧化钠的产量。氢氧化钠的产量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱2021/8/9 星期一5+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室202
4、1/8/9 星期一6粗盐的成份：粗盐的成份：泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水精制食盐水杂质的除去过程：杂质的除去过程：粗盐水粗盐水 含少量含少量Ca2+.Mg2+精制精制盐水盐水2021/8/9 星期一72.2.铜的电解精炼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铜的导电性远不能满足电气工业的
5、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。能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜粗铜 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极：Zn Zn2+2e-Fe Fe2+2e-Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e-Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极:Cu2+2e-Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液溶液2021/8/9 星期一83.3.电镀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，它是电解原理的电镀是利用电解原理在某
6、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。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。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。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：电镀是利用电解原理在某些金属表面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上一薄层其他金属或合
7、金的过程，铁铁片片铜铜片片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电极：电极：阳极阳极镀层金属镀层金属 或惰性电极或惰性电极 阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。溶液中溶液中CuSO4的浓度保持不变的浓度保持不变或变小或变小2021/8/9 星期一9阳极：阳极：6O2-12 e-=3O2 阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al4.冶炼铝冶炼铝通电通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定
8、期补充思考思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用不用AlCl3?2021/8/9 星期一10冶炼铝设备图冶炼铝设备图阳极阳极C电解质电解质烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料2021/8/9 星期一11电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较电电解池解池电解精炼池电解精炼池电镀电镀池池定定义义形成形成条件条件电电极极名称名称电电极极反反应应将将电电能能转变转变成化学能成化学能的装置。的装置。应应用用电电解原理在某些解原理在某些金属表面金属表面镀镀上一上一层层其其它金属的装置。它
9、金属的装置。两两电电极接直流极接直流电电源源电电极插人极插人电电解解质质溶液溶液形成形成闭闭合回路合回路镀层镀层金属接金属接电电源正极源正极待待镀镀金属接金属接电电源源负负极极电镀电镀液液须须含有含有镀层镀层金金属的离子属的离子阳极：阳极：电电源正极相源正极相连连阴极：阴极：电电源源负负极相极相连连阳极：阳极：镀层镀层金属；金属；阴极：阴极：镀镀件件阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：阴极：还还原反原反应应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应应应用用电电解原理将不解原理将不纯纯的金属提的金属提纯纯的装置。的装置。不不纯纯金属接金属接电电源正极源正极纯纯的金属接的金属接电电源源
10、负负极极电电解解质质溶液溶液须须待提待提纯纯金属的离子金属的离子阳极：不阳极：不纯纯金属；金属；阴极：阴极：纯纯金属金属阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应2021/8/9 星期一121.a、b哪一极为正极？哪一极为正极？2.若要给铁叉镀锌，若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？极选用什么材料？选择何种溶液？选择何种溶液？3.若要给铁叉镀金，若要给铁叉镀金，a极选用什么材料？极选用什么材料？选择何种溶液？选择何种溶液？思考思考:e-2021/8/9 星期一13金属性强弱的判断金属性强弱的判断 已知已知M+N2+=M2+N Pt极电解相同浓度极电解相同浓度P和和M的硫酸盐，阴极先
11、析出的硫酸盐，阴极先析出M N与与E有导线相连放入有导线相连放入E的硫酸盐溶液的硫酸盐溶液,电极反应：电极反应：E2+2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为，则四种金属活泼性由强到弱为 答案：答案：PMNE2021/8/9 星期一14工业上采用工业上采用Fe、C为电极电解为电极电解K2MnO4溶液制溶液制KMnO41.电解时电解时,应以应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会将会 ,2.阳极反应式为阳极反应式为 ,3.总电解反应式为总电解反应式为 .2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2答案答案:Fe 增大增大 MnO42_
12、e e-=MnO42021/8/9 星期一15 电解计算电解计算电子守恒法电子守恒法例一例一 ：铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合混合溶液溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物并确定析出铜的物质的量质的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e-=H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为:0.54=2mol,消耗消耗4OH-2mol,即产生即产生H+2mol.阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+
13、1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole-用于还原用于还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol.2021/8/9 星期一16O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例二例二 ：用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合的混合液，通电一段时间后，两极均收集到液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气（标况）气体，则原混合液中体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（）A.1mol/L B.2mol/L C.3
14、mol/L D.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A2021/8/9 星期一17例三例三 ：某硝酸盐晶体化学式为某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量，式量为为242，将，将1.21g该晶体溶于水配成该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性溶液，用惰性电极进行电解。当有电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：。求：金属金属M的相对原子质量及的相对原子质量及 x、n 值；值；电解溶液的电解溶液的pH（溶液体积
15、仍为（溶液体积仍为100mL）。）。Mx+xe-=M0.005mol 0.01mol 0.32g所以：x=2 ；M=64 ；n=3产生H+为0.01mol，pH=12021/8/9 星期一181.1.右右图图中中x x、y y分分别别是是直直流流电电源源的的两两极极,通通电电后后发发现现a a极极板板质质量量增增加加,b,b极极板板处处有有无无色色无无臭臭气气体体放放出出,符合这一情况的符合这一情况的A 练练 习习2021/8/9 星期一192.根据金属活动顺序表，根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2。但选择恰当电极材料但选择恰当电极
16、材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四和电解液进行电解，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种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极阳极石墨石墨CuCuCu阴极阴极石墨石墨石墨石墨FePt电解液电解液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液H2SO4溶液溶液H2OB2021/8/9 星期一203.德国人哈伯发明了合成氨技术德国人哈伯发明了合成氨技术而获得而获得1918年诺贝尔化学奖，但年诺贝尔化学奖，但该方法须在高温高压催化剂，否该方法须在高温高压催化剂，否则难以自发进行。则难以自发进行。2000年希腊化年希腊化学家斯佳在科
17、学杂志上公布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了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到氮气通入一加热到570的电解的电解池（如图）氢氮在电极上合成氨，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，而且转化率高于哈伯法的五倍，达到达到80%.该电解池采用了能传导某种离子（该电解池采用了能传导某种离子（H+、Li+、F-、O2-）的）的固体复合氧化物为电解质（简称固体复合氧化物为电解质（简称SCY），吸附在），吸附在SCY内外侧表内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。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。写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。固体复合氧化物固体复合氧化物2021/8/9 星期一21答案：答案：阳极：阳极：3H26H+6e阴极：阴极：N2+6H+6e2NH3通电通电电解反应电解反应：N2+3H2 2NH32021/8/9 星期一22