第4章无机物的电解工业

合集下载

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

新教材高中化学选择性必修1 第四章第二节第2课时电解原理的应用

装置
阳极材料
电镀镀层金属Cu精炼来自铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料
镀件金属Fe
纯铜
阳极反应 Cu－2e－===Cu2＋ Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等
阴极反应 Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋＋2e－===Cu
硫酸铜溶液浓度保持 Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成
√C.该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
5.利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是 A.电解时以纯铜作阳极 B.电解时阴极发生氧化反应 C.粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋
归纳总结
(1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。
随堂演练知识落实
1.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是 A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B.电解液的成分都保持不变 C.阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋
③总反应：化学方程式为_2_N__a_C_l_＋__2_H_2_O_=_电=_=_解=_=_H__2_↑__＋__C_l2_↑__＋__2_N__aO__H_；离子方程式为_2_C__l－_＋__2_H__2O__=电_=_=解_=_=_H__2↑__＋__C__l2_↑__＋__2_O_H__－。
第2课时电解原理的应用
一、电解饱和食盐水
烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 1.电解饱和食盐水的原理通电前：溶液中的离子是 Na＋、Cl－、H＋、OH－。通电后：①移向阳极的离子是 Cl－、OH－， Cl－比 OH－容易失去电子，被氧化成氯气。阳极： 2Cl－－2e－===Cl2↑( 氧化反应)。 ②移向阴极的离子是 Na＋、H＋， H＋比 Na＋容易得到电子，被还原成氢气。其中H＋是由水电离产生的。阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (还原反应)。

4.2.2 电解原理的应用(课件)高二化学(人教版2019选择性必修1)

第四单元化学反应与电能
第二节电解原理及其应用第2课时电解原理的应用
学习目标
1. 能利用电解池的工作原理解释氯碱工业，电镀，电解精炼以及电冶金的基本原理，会书写电极反应式和总反应。 2. 进一步理解电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，并能够熟练分析新型的电解池装置。
情境引入电解精炼铜
任务四：电冶金
第 17 页
1、定义：用电解法可将通常极难被还厦的活泼金属从它们的化合物中还原出来即称为电治金
2、原理：Mn+ + ne- = M
3、适用范围：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于冶炼活泼金属单质，如钠、钙、镁、铝等金属
任务四：电冶金
4.电解熔融NaCl制金属钠
e-
e-
阳极
Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥
练习二
2.许多手机都采用了阳极氧化工艺，铝型材阳极氧化是一种电解氧化，铝及其合金在外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层多孔而致密，平整且均匀的氧化铝，以防止铝合金进一步氧化
阳极：2Al-6e- + 3H2O= Al2O3 + 6H+
阴极：2H+ + 2e-= H2↑
Na+
碳钢
Cl—
阳
极
室精制饱和
NaCl溶液
阳离子交换膜
OH—
阴
极
室
H2O（含少量NaOH）
a、避免氢气和氯气混合爆炸 b、避免氯气和氢氧化钠反应，降低氢氧化钠产量
任务二：电解饱和食盐水实验改进
氯碱工业产品及其应用
以氯碱工业为基础的化工生产
电解饱和食盐水
湿氢气
湿氯气

化学人教版选修4课件：第4章第3节第2课时电解原理的应用

(1)计算的原则:
①阳极还原剂失去的电子数=阴极氧化剂得到的电子数。
②串联电路中通过各电极的电子总数相等。
③电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
(2)计算的方法:
电子守恒用于串联电路,通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算,
法计算其依据是电路中转移的电子数相等
总反应先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列
3.电解熔融的氯化钠
阳极反应:2Cl--2eCl2↑;
阴极反应:2Na++2e2Na;
总反应:2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑。
-7-
第2课时
新知预习
电解原理的应用
首页
课前篇
自主预习
课堂篇
探究学习
随堂检测
自主预测
1.欲在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中,
选用的阳极金属和电镀液均正确的是(
首页
课前篇
自主预习
课堂篇
课堂篇
探究学习
探究学习
随堂检测
探究二
电解原理的应用
问题探究
1.怎样判断一个装置是原电池还是电解池?
答案有外加电源的一定为电解池,无外加电源的一般为原电池;
多池组合时,一般含活泼金属的为原电池,其余都是原电池连接着
的电解池。
2.粗铜中含有少量Fe、Zn、Au、Ag等杂质,通过粗铜精炼怎样
我的设置随时取消。
累积特权
在购买的VIP时长期间，下载特权不清零。
100W优质文档免费下
VIP有效期内的用户可以免费下载VIP免费文档，不消耗下载特权，非会员用户需要消耗下载券/积分获取。
载
部分付费文档八折起 VIP用户在购买精选付费文档时可享受8折优惠，省上加省；参与折扣的付费文档均会在阅读页标识出折扣价格。

高中化学第四章第三节第一课时电解原理课件新人教选修4.ppt

[例 1] 某同学按下图所示的装置进行电解实
验。下列说法不．正确的是
()
A．电解过程中，石墨电极上有 H2 产生 B．电解初期，主反应方程式为：Cu＋H2SO4=电==解==CuSO4＋H2↑ C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大
[解析] 本题主要考查电解的基本原理，由题目所给图示可知，活性材料金属铜作阳极发生反应：Cu－2e－===Cu2＋，同时溶液中的 H＋在阴极石墨上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，总反应方程式为 Cu＋H2SO4=电==解==CuSO4＋H2↑，所以 A 正确， B 正确，D 不正确。随着电解过程不断进行，溶液中的 Cu2＋浓度不断增大，一定时间后即当 Cu2＋移动到阴极附近时，由于 Cu2＋的氧化性大于 H＋，故此时阴极发生反应：Cu2＋＋2e－ ===Cu，所以 C 正确。
2．在电解池中，阳极的电极材料一定
()
A．发生氧化反应
B．得电子
C．是铂电极
D．与电源正极相连
分析：与电源正极相连的一极一定是电解池的阳极。
答案：D
3．在原电池和电解池的电极上所发生的反应同属于氧
化反应的是
()
A．原电池正极和电解池阳极所发生的反应
B．原电池正极和电解池阴极所发生的反应
C．原电池负极和电解池阳极所发生的反应
O2↑
减小增大
不变
加水
类电解质实例
型特点
电极反应式阴极阳极
溶液电解质溶电解方
pH变液复原的程式
化方法
2HCl
电
2H＋＋ 2Cl－－
解无氧酸 HCl 2e－ 2e－===
增大

工业电化学-第四章电解制取相关工业过程(武汉大学-杨毅夫)

<3> 电解液及隔膜的欧姆电阻上的电压降提高了槽压，造成一定的能耗。
12
第四章电解制取相关工业
4.1.2 隔膜电解槽电解工艺
（5）副反应
4.1氯碱工业
<1> 当隔膜的隔离效果不佳时，阴极室形成的OH－有可能传输到阳极室，并在阳极室与溶解的Cl2气发生以下反应：
【4-6】
在阳极电势下，次氯酸盐还可以进一步氧化生成氯酸盐：
4.1.3 汞电解槽电解工艺
（4）特点
4.1氯碱工业
<1> 对NaCl水溶液的杂质含量要求高 *NaCl水溶液中不能含有重金属杂质（含量需降低至10-9级），如
V、Cr、Mo等，这些重金属会沉积在汞上，导致析氢超电势的迅速降低，以致生成易爆炸的氢和氯的混合气。
溶液的纯化可通过加入碳酸盐、硫酸盐或氢氧化物进行沉淀实现。
产物中的NaOH浓度不能过高，否则OH－离子会向阳极区传输并放电析出氧气。
11
第四章电解制取相关工业
4.1.2 隔膜电解槽电解工艺
（4）能耗及影响因素
4.1氯碱工业
<1> 阴极电解产生的OH－离子富集在阴极电极附近，使析氢的热力学电势由0.41V降至－0.9V，增加的电解的能耗；
<2> 在电解过程中阴极、阳极表面不断形成气泡导致表观电阻增加，使槽压增至 3V左右，增加了能量损耗，。
（2）电极
4.1氯碱工业
阴极：钢网；隔膜：合成塑料或石棉隔膜材料，缠绕在阴极表面用以阻止阴极表面
的OH- 离子转移至阳极室；阳极：表面涂覆了一层RuO2的钛质编织网。
液位高度差作用：除阴极表面包石棉隔膜的处理外，同时采用了阴极室和阳极室不同液位高的技术措施，其中阴极室的液位高度低于阳极室的液面高度，形成的水压自动将氯化钠水溶液不断地注入阴极室，并抑制氢氧根离子的外溢。电解过程中，不断向阳极室注入氯化钠水溶液来均衡阴极室内氢氧根离子的向外扩散以及外部氢氧根离子的向内对流。

第4章第2节第2课时电解原理的应用课件上学期高二化学人教版选择性必修1

A.X是负极，Y是正极 B.Pt是阴极，Cu是阳极 C.CuSO4溶液的pH逐渐减小 D.CuSO4溶液的pH不变
石
石
Cu
Cu
墨
墨
【思考】如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？
2.电镀：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。
目的：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。
例如：通常条件下，锌、锡、铬、镍等金属比铁稳定，将这些金
属镀在铁制品表面可以达到保护铁制品的目的。在火箭插销的金属片上镀金，可以确保其具有良好的接触
移向阴极鸟贵有翼，人贵有志。
治天下者必H先＋立、其志N。a＋
无所求则无所获。
现象：对没志气的人，路程显得远;对没有银钱的人，城镇显得远。
鹰爱高飞，鸦栖一枝。
阴极有无色气体产生，阴极端溶液变红，阳极产生的黄绿色气体能使淀粉—KI溶液变蓝。
湿润的淀粉—KI试纸变蓝
1.电解饱和食盐水：（氯碱工业）
5.
6.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正
确的是（
）
A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应
D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变
7.下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b 电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应有志者自有千方百计，无志者只感千难万难。【知识支持】镍的金属活动性排在铁和锡之间。向电解后的溶液中加入酚酞的现象：加入冰晶石Na3AlF6的作用？ 6 g固体时，阳极产生标准状况下氧气________L。可避免H2和Cl2混合；

04无机物电解工业

几个重要的基本概念和术语
• （3）时空产率(Space time yield) • 单位体积的电解槽在单位时间内所生产的产品的数量，通常以mol·L-
1·h-1为单位。 • 时空产率与流过单位体积反应器的有效电流成正比，因此它与电流密度
(超电势、电活性物质的浓度和质量传输方式)、电流效率和单位体积电极的活性表面积有关。 • 电解槽的时空产率比其他的化学反应器的时空产率要低，因此，在电化学工程研究中常常通过改进电解槽的设计(例如：引人流化床电极)来提高时空产率。
0.672，代入Nernst方程计算得到：
• E (Cl2十2e-→2C1-)=1.33V， E (O2十2H2O十4 e-→4OH-)＝0.82V
第二十页，课件共有73页
氯碱工业的电化学基础
• 当电流密度为1000A·m-2时， η(C12)＝0.20V η(O2)＝0.80 V • 从而得到E为： • (Cl2十2e-→2C1-)＝1.53V， (O2十2H2O十4 e-→4OH-)＝1.62V
• (1) 阴极反应 2H2O十2e-—→2OH—十H2， E ＝－0.828V • 阴极液组成中，NaOH为100g·dm-3[a(OH-)≈2.5 mol·dm-3]，NaCl为180 g·dm-3，
阴极液上方的p(H2)＝87443Pa，a(H2O)≈1，将上述数据代人Nernst方程后, E
第二页，课件共有73页
电解合成法的优点
(1) 许多用化学合成法不能生产的物质，往往可用电解合成法生产。它通过调节电位的方法，给在电极上发生反应的分子提供足够的能量，因而可以生产某些氧化性或还原性很强的物质。若采用非水溶剂或熔盐电解，则阳极电位可达
+3V，阴极电位可达-3V。 (2) 可在常温常压下进行。电合成主要通过调节电位去改变反应的活化能。据计算，超电势改变1V，可使反应活化能降低40kJ·mo1-1左右，从而使反应速率增加约107倍。如果通过升温的办法达此目的，则必须把温度从室温升高300K以上。因此，一般的电化学工业过程均可在常温常压下进行。

高中人教版化学选修4课件：第4章-第3节-课时2-电解原理的应用-

[解析] (1)根据 c 点变红知该极上的反应为 2H＋＋2e－===H2↑，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以 a 是正极。
(2)滤纸 B 上发生的总反应的化学方程式为 2NaCl＋2H2O=电==解== H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。
(3)e 为阳极，电极反应为 Zn－2e－===Zn2＋；f 为阴极，电极反应为 Zn2＋＋2e－===Zn；电镀液为含镀层金属离子的电解质溶液，所以可用 ZnSO4 溶液或 ZnCl2 溶液等。
C．3 mol·L－1
D．4 mol·L－1
A [根据题设条件，两极上电极反应式为阴极：首先 Cu2＋＋2e －===Cu，然后 2H＋＋2e－===H2↑；阳极：4OH－－4e－===2H2O＋ O2↑。既然阴极上收集到 H2，说明 Cu2＋已完全放电，根据电子守恒，阴极上 Cu2＋、H＋得电子总数应等于 OH－失电子总数。析出 0.1 mol H2 获得 0.2 mol 电子，析出 0.1 mol O2 失去 0.4 mol 电子，所以有 0.1 mol Cu2＋放电，获得 0.2 mol 电子，c(Cu2＋)＝0.1 mol/0.1 L＝1 mol·L－1。]
性电极电解一段时间后，在一电极上析出 19.2 g Cu；此时，在另一
电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的
溶解)( )
A．3.36 L
B．5.6 L
C．6.72 L
D．13.44 L
1234 5
B [阴极析出铜 0.3 mol，由 Cu2＋＋2e－===Cu 知 Cu2＋得到 0.6 mol 电子，根据 2Cl－－2e－===Cl2↑，求出当溶液中 Cl－全部参与电极反应时，放出 Cl2 0.2 mol，失去电子 0.4 mol。因此在阳极还有 OH －放电，根据 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和电子守恒，在阳极有 0.05 mol O2 放出，即阳极共放出 0.25 mol、标准状况下为 5.6 L 的气体。]

人教版高中化学选修4课件-第四章第三节电解原理的应用

知识梳理典例透析
自主预习
合作探究
知识点1 知识点2 知识点3
点拨以惰性电极电解电解质溶液,分析电解反应的一般方法是: ①分析电解质水溶液中可能存在的离子,然后分成阴、阳两组离子。 ②分别对阴、阳两组离子根据放电难易排序,写出电极反应式。 ③合并两个电极反应式,得电解总反应式。
自主预习
合作探究
2Na,阳极:2Cl--2e2Na+Cl2↑。
Cl2↑。总化学方程式为 2NaCl(熔融)
目标导航预习导引
自主预习
合作探究
在电镀铜时,电镀液中CuSO4溶液的浓度是否发生变化? 提示:基本不变。电镀铜时,阳极:Cu-2e- Cu2+,阴极:Cu2++2eCu,所以理论上电镀液中 c(CuSO4)保持不变。
2
g,x=0.025 mol,析出金属银的物质的量是 0.025 mol。
(3)B 是阳极,该极上是 H2O 失电子,电极反应为 2H2O-4e4H++O2↑,电路中转移电子 0.025 mol,生成氧气是0.0425 mol=0.006 25 mol,体积是 0.006 25 mol×22.4 L·mol-1=0.14 L=140 mL。
电解饱和食盐水
【例题1】电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个
电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相
连。请回答以下问题。
若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开
始时,同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则:
(1)电解池中X极上的电极反应式是
观察到的现象是
(2)Y电极上的电极反应式是
。当1 mol O2发生反
应时,还原剂所失电子的物质的量为

高中化学选择性必修一第4章第2节电解池基础知识讲义

第二节电解池一、电解池（一）电解的定义：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。

（二）电解池的定义：将电能转变为化学能的装置，也称电解槽（三）构成条件：两极一液一电源，氧化还原是条件注：电解法是一种强氧化还原手段，可以完成一个不自发的氧化还原反应1、两极（1）阴极——负极——阳离子——还原反应（2）阳极——正极——阴离子——氧化反应注：阳极分为两种：（1）活性电极：电极自身放电即电极自身发生氧化反应，如：Fe、Cu、Ag（2）惰性电极：电极自身不反应，由电解质中的阴离子发生氧化反应。

如：Au、Pt、C2、电解质溶液3、外接电源4、能发生氧化还原反应：可以是自发的反应，也可以是非自发的反应（四）工作原理（以电解CuCl2溶液为例）电极名称阴极阳极电极材料石墨石墨电极反应Cu2++2e-=Cu 2Cl-—2e-=Cl2↑反应类型还原反应氧化反应总反应CuCl2Cu+ Cl2↑反应现象有红色物质产生有刺激性气味的气体，使湿润的淀粉KI试剂变蓝电子流向负极→阴极，阳极→正极电流流向正极→阳极，阴极→负极离子走向阳离子→阴极，阴离子→阳极注：放电：离子得失电子发生氧化还原反应的过程（五）电极的放电顺序1、阳极：（1）活性电极：Fe、Cu、Ag。

反应方式：M-ne-=M n+Fe-2e- =Fe2+、Cu-2e- =Cu2+、Ag-e- =Ag+（2）惰性电极：Au、Pt、C。

溶液中的阴离子放电常见放电顺序：活性电极>S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-2I-2e-=I2 2Br-2e-=Br22Cl-2e-=Cl22H2O—4e-=4H++O2↑2、阴极：常见阳离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 最常见的阴极产物有Ag、Cu、H2Ag++e-= Ag Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-注：在电镀时，通过控制条件，Fe2+和Zn2+的得电子能力会强于酸中的H+，即浓度越大，得电子能力越强（六）电解方程式的书写看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应注：1、必须在总反应方程式的“==”上标明“通电”或“电解”2、只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物，无关的不写注：常考的电解池反应式：惰性电极的情况下，电解强碱、含氧酸、活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）、HCl、CuCl2、NaCl、MgCl2、CuSO4、AgNO31、惰性电极的情况下，电解强碱、含氧酸、活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）：阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑总反应：2H2O电解2H2↑+O2↑2、惰性电极的情况下，电解HCl：阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：2HCl电解H2↑+Cl2↑3、惰性电极的情况下，电解CuCl2溶液：阴极：Cu2++2e-=Cu 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：CuCl2电解Cu+ Cl2↑4、惰性电极的情况下，电解NaCl溶液：阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：2H2O+2Cl-电解Cl2↑+H2↑+2OH-5、惰性电极的情况下，电解MgCl2溶液：阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑总反应：Mg2++2H2O+2Cl-电解Cl2↑+H2↑+ Mg (OH)26、惰性电极的情况下，电解CuSO4溶液：阴极：Cu2++2e-=Cu 阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑总反应：2Cu2++2H2O电解2Cu+4H++O2↑7、惰性电极的情况下，电解AgNO3溶液：阴极：Ag++e-= Ag 阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑总反应：4Ag++2H2O电解4Ag +4H++O2↑（八）电解池与原电池的比较原电池电解池能量转化化学能→电能电能→化学能反应能否自发进行自发进行的氧化还原反应非自发进行的氧化还原反应构成装置两极、电解质、导线两极、电解质、电源电极名称负极正极阴极（与负极相连）阳极（与正极相连）电极反应失电子—氧化反应得电子—还原反应得电子—还原反应失电子—氧化反应电子流向负极→外电路→正极负极→阴极，阳极→正极电流流向正极→外电路→负极正极→阳极，阴极→负极离子流向阳离子→正极，阴离子→负极阳离子→阴极，阴离子→阳极小结：原电池与电解池的电极反应：负阳氧，正阴还原电池的离子走向：正向正，负向负；电解池的离子走向：阴阳相吸二、电解原理的应用（一）氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱和氯气1、原理：阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑总反应：2Cl―+2H2O电解2OH―+Cl2↑+H2↑2、现象及检验：阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞——变红阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝3、阳离子交换膜的作用（1）将电解池隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子（Na+、H+）通过，而阻止阴离子（Cl-、OH-）和气体通过（2）既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合，而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH 作用生成NaClO而影响烧碱的质量（二）电镀1、定义：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加工工艺2、目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度3、电镀池的构成：阴极：待镀金属——镀件阳极：镀层金属（通常是一些在空气或溶液里不易起变化的金属（如Cr、Ni、Ag和合金（如黄铜）））电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液4、实例：铁上镀铜5、特点：一多一少一不变一多：阴极上有镀层金属沉积一少：阳极上镀层金属溶解一不变：电解质溶液浓度不变（三）电解精炼铜1、装置：如图2、原理：阳极：Cu—2e-=Cu2+（Zn—2e-=Zn2+、Fe—2e-=Fe2+、Ni—2e-=Ni2+）阳极泥成分：Au、Ag阴极：Cu2++2e-=Cu（电解质溶液浓度减小，因为m Cu（溶解）< m Cu（析出））（四）电冶金1、金属冶炼：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。

2025版新教材高中化学第4章第2课时电解原理的应用课件新人教版选择性必修1

应|用|体|验 1.关于用惰性电极电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( B ) A．若在阴极附近的溶液中滴入石蕊试液，溶液呈无色 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性
解析：电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl－－2e－===Cl2，阴极： 2H2O ＋ 2e － ===H2＋ 2OH － (或 2H ＋＋ 2e － ===H2)，总反应： 2NaCl ＋ 2H2O=电==解==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。阴极显碱性，滴入石蕊溶液变蓝，A 错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的 Cl2，滴加 KI 溶液后发生反应： Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B 正确；阴极上是 H2O 电离产生的 H＋放电产生 H2，不是 Na＋放电生成钠，C 错误；电解后生成 NaOH 溶液呈碱性，D 错误。
正|误|判|断 (1)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液。( √ ) (2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区。( √ ) (3) 电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 c(Cu2 ＋ ) 均保持不变。 (×) (4)工业冶炼金属镁时，电解熔融态MgO。( × )
归纳总结：离子交换膜是“具有选择透过性能的网状立体结构的高分子功能膜或分离膜”，常运用于膜电解和电渗析等离子交换膜法技术中。它具有选择透过性、分离效率高、能耗低、污染少等特点，在水处理、环保、化工、冶金等领域都有广泛应用。离子交换膜的种类有阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜等。离子交换膜的作用：①隔离某些物质，防止阴极与阳极产物之间或产物与电解质溶液发生反应；②用于制备某些物质：通过离子定向移动使得阴极区或阳极区得到所制备的新物质；③对物质进行分离、提纯等。

高考化学第四章第三节电解池第2课时电解原理的应用课件新人教版选修4

电
普通电解
MgCl2(熔融)电解 Mg＋Cl2↑ Na、Mg、Al 等活泼
解
2Al2O3(熔融)电解
金属 4Al＋3O2↑
法
电解精炼
阳极反应：Cu－2e－阴极反应：Cu2＋＋2e－
Cu2＋ Cu
原电池、电解池、电镀池三种装置的区别与联系
原电池
定将化学能转变成电义能的装置
装置举例
电解池
子比铜离子难还原，所以并不在阴极析出，而只是留在电解质溶液里。而位于金属活动性顺序表中铜之后的金属如 Ag、Au 等杂质，因为失电子能力比铜弱，很难在阳极失去电子变成阳离子进入电解液，而是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼 Ag、Au 等贵重金属的原料)。
(2)阴极反应产物的分析：电解过程中，Cu2＋比 H＋、Zn2＋、 Ni2＋和 Fe2＋先在阴极放电而析出，Zn2＋、Ni2＋、Fe2＋等离子留在了溶液中。
式时得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电
子数相等计算
氯碱工业的考查【例 1】氯碱厂电解饱和食盐水制取 NaOH 的工艺流程示意图如下：
图 4－3－4
依据图 4－3－4，完成下列填空： (1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应为 __________________________，与电源负极相连的电极附近溶液 pH 值________ (填“不变”、“升高”或“下降”)。 (2)工业食盐含 Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为_____________________________________。 (3)如果粗盐中 SO24－含量较高，必须添加钡试剂除去 SO24－，该钡试剂可以是( )。

无机物电解工业

几个重要的基本概念和术语
• （2）槽电压V • 要使电流通过电解槽，外电源必须对电解槽的两极施加一定的电压 (或称电势)，这就是槽电压V。 • 理论分解电压Ee即没有电流流过电解槽时的槽电压Ee＝+－ - 。
• 实际电解时，一定有电流流过电解槽、电极发生极化，出现了超电势
i，还有溶液电阻引起的电位降 IRsol和电解槽的各种欧姆损失，其中包括电极本身的电阻、隔膜电阻、导线与电极接触的电阻等。实际槽
现电解反应的控制，避免副反应，得到所希望的产品。
(4) 环境污染少，产品纯净。电合成中一般用不外加化学氧化剂或还原剂，杂质少，产品纯。且化学上易实现自动、连续、密闭生产，对环
境造成的污染少。
电解合成法的不足
• (1) 消耗大量电能。例如每生产1吨铝耗电18500 KW· h，生产1吨氢
氧化钠耗电3150 KW· h，电解锌每吨耗电6000 KW· h。故在电能供
％
30
35 30 25 20 15 10
1000 0
98 99 00 01 02 03 04 05 06E 07E
5 0
全球烧碱产能
中国烧碱产能
产能占世界比例
中国正成为全球最大的氯碱生产国
中国占世界PVC比重超过三分之一
万吨 5000 4000 3000 2000 1000 10 11 13 19 26
电压大于理论分解电压，计算槽电压一般公式为：
V＝Ee＋| A|＋| C|＋IRsol＋IR
几个重要的基本概念和术语
• （3）时空产率(Space time yield) • 单位体积的电解槽在单位时间内所生产的产品的数量，通常以mol· L1· h-1为单位。
• 时空产率与流过单位体积反应器的有效电流成正比，因此它与电流密度(超电势、电活性物质的浓度和质量传输方式 )、电流效率和单位体积电极的活性表面积有关。 • 电解槽的时空产率比其他的化学反应器的时空产率要低，因此，在电