第二课时 电解的应用(公开课)

－+ 纯铜
粗铜
CuSO4溶液 Fe－2e－===Fe2+ Cu－2e－===Cu2+
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)
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
过量BaCl 2
(除SO
2 4
)
过量NaOH (除Mg2+、Fe3+ )
过量Na2CO3 (除Ca 2+、Ba 2+ )
过滤
适量盐酸 含少量Ca2+ 阳离子交换塔
(除泥沙及沉淀 )
(除CO
阴极：4Al 3+ + 12e- === 4Al
总反应：2Al2O3(熔融)
电解
===== 冰晶石
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
烟罩
钢导电棒
3.热分解法(Hg—Ag) 2HgO =△== 2Hg + O2↑ △
2Ag2O === 4Ag + O2↑
原电池、电解池、电镀池判定规律 若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原
电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看” 先看电极：两极为导体且活泼性不同 再看溶液：两极插入电解质溶液中 后看回路：形成闭合回路或两极接触 若有外接电源，两极插入电解质溶液中，
阴极 Cu2++2e- ===Cu↓ 2H++2e- ===H2↑ 阳极转移电子的物质的量为0.5×4 = 2 mol,消耗4OH- 2 mol, 即产生H+ 2 mol 阴极生成0.5 mol H2,消耗H+ 1 mol;所以溶液中c(H+)=1 mol/L pH=0,生成H2转移的电子:0.5×2=1 mol,故还有1 mol e- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5 mol。
②电极插入电解质溶 液
极，纯的金属接电源 负极
①镀层金属接电源正 极，待镀金属接电源 负极
③形成闭合回路
②电解质溶液须待提 ②电镀液须含有镀层
纯金属的离子
金属的离子
电极 阳极：电源正极相连 阳极：不纯金属； 阳极：镀层金属；
名称 阴极：电源负极相连 阴极：纯金属
阴极：镀件
电极 阳极：氧化反应 反应 阴极：还原反应
阳极：氧化反应 阴极：还原反应
阳极：氧化反应 阴极：还原反应
电解计算——电子守恒法 例1 铂电极电解1 L Cu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时 间,两极均产生11.2 L(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↑
纯铜
粗铜
阳极：Zn Fe Ni Cu Ag Au
Zn→ Zn2+＋2eFe → Fe2+＋2eNi → Ni2+＋2eCu→ Cu2+＋2e-
阳极泥
CuSO4溶液
阴极: Cu2+ + 2e- → Cu
问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 浓度减小
3．电镀 ⑴概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层
阴极： 2Na+ + 2e- ===2Na
电解
总反应： 2NaCl(熔融)===== 2Na + Cl2 ↑ 结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，是最强 有力的氧化还原的手段。
电 解 熔 融 氯 化 钠 制 钠
b.制取金属铝 原理:
电解熔融状态的氧化铝
阳极：6O 2- －12e- ===3O2↑
阳极：2Cl--2e- ===Cl2↑ 阴极：2H++2e- ===H2↑ 总式：
电解
2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑
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。
则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中 的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。
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
定义
应用电解原理将不
将电能转变成化学 纯的金属提纯的装
能的装置。
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。
形成 条件
①两电极接直流电源 ①不纯金属接电源正
（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 +
淡盐水
阳极
Cl2
金属钛网
H2 －
H+ Na+
NaOH溶液
阴极 碳钢网
阳 极 室
Cl—
OH—
离子交换膜
阴 极 室
精制饱和 NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
精制食盐水
粗盐的成份：
第三节 电解池 第2课时 电解原理的应用
学习目标
1．掌握电解饱和食盐水的原理。(重点) 2．了解电镀、金属精炼、电冶金等方面的应用。(重点) 3．掌握电解的有关计算。(难点)
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。
实验装置
1.电解现食象盐：水 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
2 3
)
Mg2+
(除Ca 2+、Mg2+ )
精制盐水
2．铜的电解精炼 ⑴粗铜所含的杂质
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 ⑵粗铜的精炼
以粗铜为阳极，以纯 铜为阴极， 以CuSO4溶液 为电解液进行电解
阳极： Zn －2e－===Zn2+ Ni －2e－===Ni2+
阴极： Cu2+ +2e－===Cu
其它金属或合金的过程。
⑵电镀池形成条件
－+
①镀件作阴极
镀件
镀层金属
②镀层金属作阳极
③含镀层金属阳离子
的盐溶液作电解液
Baidu Nhomakorabea
⑶电镀的特点
含镀层金属离子的盐溶液
电镀液的组成及酸碱性保持不变
4．电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）
a.制取金属钠
电解熔融状态的氯化钠
通直流电后，
阳极： 2Cl- －2e- ===Cl2↑
阳极C
电解质
熔融 态铝 钢壳
耐火 材料 阴极C
关于金属冶炼的补充知识 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
冶炼 方法
电解法
1.电解法(K—Al)
2.还原法(Zn—Cu)
热还原法 热分解法
2NaCl(熔融)电==解==2Na + Cl2↑ 2Al2O3 (熔融)=电==解=4Al + 3O2↑ 常用还原剂有：C、CO、H2、Al等