高中化学第四章第三节第二课时电解原理的应用课件新人教选修4.ppt

第 二 课 时 电 解 原 理 的 应 用
一、氯碱工业
1．饱和食盐水中的离子 在饱和食盐水中，氯化钠完全电离产生了 Na＋和 Cl－， 同时水部分电离产生了 H＋ 和 OH－.
2．离子的移动方向 通电后 Na＋ 和 H＋向阴极移动， Cl－和 OH－向阳极
移动．
3．电极上的放电顺序 阳极： Cl－ > OH－，阴极： H＋>_ Na＋.
二、电化学计算的基本方法 原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶 液pH的计算、相对原子质量和阿伏伽德罗常数测定的 计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等 的计算．不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：
1．根据电子守恒法计算 用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同 电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相 等．
二、电镀
1．概念 应用 电解 原理在某些金属表面镀上一薄层 其他金属 或 合金 的方法．
2．目的 使金属增强 抗腐蚀能力 ，增加 美观和表面硬度 ．
3．原理 (1)电极的选择：
阳极： 镀层金属 ；阴极： 待镀金属制品 ． (2)电解质溶液的选择：使用含有 镀层金属离子 的电解
质溶液．
(3)电极反应(以镀铜为例)： 阳极：Cu－2e－=== Cu2＋， 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu.
mol、 0.5 mol和0.25 mol.所以共放出有色气体(Cl2) 0.5 ＋0.5＝1 mol，无色气体(O2和H2) 0.5＋0.25＝0.75 mol.
[答案] C
[关键一点]
根据得失电子守恒及元素的化合价可得出常见电极产物
计算关系式：
物质：2H2～O2～2Cl2～2Cu～4Ag～4H＋～4OH－～4e－
还原反应， 反应，溶液中的阳
溶液中的阳 离子得电子
离子得电子
阳极：金属 电极失电子 阴极：电镀 液中阳离子 得电子
原电池
电子 负极―导―线→ 流向 正极
电解池
电镀池
电源负极―导―线→阴极 同电解池
阳极―导―线→电源正极
原电池
电解池
电镀池
阳离子向正极移 阴离子向阳极移
带电粒子
动阴离子向负极 动阳离子向阴极
2．发生的电极反应(电解法制铝)： 阳极：2O2－―4e－===O2↑. 阴极： Al3＋＋3e－===A.l
2．电解法制取钠、镁、铝时能不能电解含有这些金属 阳离子的水溶液？ 提示：不能，水溶液中含有氢离子，而氢离子比以
上三种金属的阳离子易得电子.
1．如果用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U
同电解池
特征 材料不同
料可同可不同
负极：较活泼
名称同电解池，
阳极：与电源正
金属正极：较
但有限制条件
电极
极相连的极阴极：
不活泼金属(或
阳极：必须是
名称
与电源负极相连
能导电的非金
镀层金属阴极：
的极
属)
镀件
原电池
电解池
电镀池
电极 反应
负极：氧化 阳极：氧化反应，
反应，金属 阴离子或电极金属
失电子正极： 失电子阴极：还原
①活泼性不同的两
①两电极接
电极(连接) ②电解
直流电源②
质溶液(电极插入
形成
两电极插入
其中并与电极自发
条件
电解质溶液
反应) ③形成闭合
③形成闭合
回路④自发的氧化
回路
还原反应
电镀池
①镀层金属接电 源正极，待镀金 属接电源负极② 电镀液必须含有 镀层金属的离子
原电池
电解池
电镀池
装置 无电源，两极 有电源，两极材
形管的两端滴加2滴石蕊溶液，通电后阴极处成H2和NaOH，溶液显碱性．
2．在上述实验后如果将两电极互换，继续通电，则此
时阳极处溶液褪色
()
提示：正确．原来阴极生成的NaOH与后来互换电极
后生成的Cl2发生反应生成NaClO.NaClO具有强氧化性， 将其蓝色漂白而使之褪去．
考查点一 电解原理的应用
[例1] 下列描述中，不. 符合生产实际的是
()
A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
[解析] 电解熔融的氧化铝制取金属铝时，应用惰性材料 作电极；精炼粗铜时阳极是粗铜：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极是纯铜：Cu2＋＋2e－===Cu；电解质溶液：CuSO4溶 液(含H2SO4)．电解饱和食盐水：阳极是钛网；阴极是碳 钢网：镀锌时阳极是锌：Zn－2e－===Zn2＋；阴极是镀 件：Zn2＋＋2e－===Zn，电镀液是ZnCl2溶液．
的移动
移动
移动
同电解池
原电池
电解池
电镀池
①金属的电化学腐 主要
蚀 应用
②制造化学电源
①氯碱工业 ②电冶金 ③精炼铜
①增强金属抗 腐蚀能力 ②增加美观和 表面硬度
实质 均是发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等
[特别关注] 电化学装置的注意事项
(1)注意原电池与电解池的电极名称、电极反应类型． (2)注意串联电路中，相同时间内通过各电极的电量 相等． (3)注意电镀池的特殊结构.
2．根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反 应式列比例式计算．
3．根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间 的桥梁，建立计算所需的关系式．
[特别关注] 电解的计算
首先正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)； 其次注意溶液中多种离子共存时，要根据离子放电顺序 确定离子放电的先后； 最后根据得失电子守恒进行相关计算．
3．电解精炼铜应用的是电镀原理
()
提示：正确．阳极粗铜中的铜失电子后，阴极有铜
析出，符合电镀原理．
一、原电池、电解池、电镀池的比较
原电池
定义
将化学能转 变成电能的 装置
电解池
电镀池
应用电解原理在
将电能转变成 某些金属表面镀
化学能的装置 一层其他金属的
装置
装置 举例
原电池
电解池
电镀池
原电池
电解池
4．电极反应 阳极： 2Cl－―2e－===Cl2↑， 阴极： 2H＋＋2e－===H2↑.
5．总反应 2NaCl＋2H2O=电==解==2NaOH＋H2↑＋C. l2↑
1．在氯碱工业上电解饱和食盐水通常以石墨作阳极， 铁网作阴极，能否将电极接反？ 提示：不能．因为只有惰性电极作阳极时，Cl－才 会放电产生Cl2，而铁是活性电极，如果铁作阳极， 电极反应是Fe－2e－===Fe2＋.
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：电解精炼时，阳极发生的是氧化反应，金属失电 子，生成金属阳离子，在给出的金属中铁和锌都比镍活 泼，先失电子，此时阴极已经有镍析出，所以两极的质 量变化不相等；电解后溶液中的阳离子还应有镍离子． 答案： D
考查点二 有关电解的计算
[例2] 有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银
三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定
时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与
无色气体的物质的量之比为
()
A．4∶1
B．1∶1
C．4∶3
D．3∶4
[解析] 串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的 物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定 值．不必注意电极增重是多少．只要判断出生成何种气 体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量， 就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个 烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧 杯中放出O2.在有1 mol电子转移时，分别是0.5 mol、0.5
[答案] A
1．金属镍有广泛的用途．粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、
Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍(已知：氧化性
Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)．下列叙述正确的是
()
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－
===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加
相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
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(4)电解液的变化：由于阳极上生成的 阳离子 的物质的 量和阴极上析出的 阳离子的物质的量相等，所以溶 液没有变化 ．
4．粗铜精炼 用电解法精炼粗铜时，用 粗铜 作阳极， 粗铜 作 阴极，硫酸铜溶液 作电解质溶液．
三、电冶金 1．需用电冶金法冶炼的金属：电解法适合于 钠 、
镁 、 铝 等活泼金属的冶炼．
n(mol): 2 1 2 2 4 4 4
4
2．在外界提供相同电量的条件下，Cu2＋或Ag＋分别按
Cu2＋＋2e－ === Cu或Ag＋＋e－===Ag在电极上放电，
若析出铜的质量为1.92 g，则析出银的质量为 ( )
A．1.62 g
B．6.48 g
C．3.24 g
D．12.96 g
解析：1.92 g铜的物质的量为0.03 mol，需转移电子的 物质的量为0.06 mol，当转移0.06 mol电子时可生成银 的物质的量也是0.06 mol，其质量是6.48 g. 答案： B