不同金属的冶炼方法

书写步骤及注意事项： 1、看清电极材料 2、找出溶液中的阳离子和阴离子 3、根据放电顺序及电极材料确定放电微粒 4、电极反应式一定为离子方程式： 不考虑放电微粒来源以及后续反应 5、总反应式： 考虑放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则 6、两极相加不一定为总反应 7、总反应写条件：电解
电解饱和食盐水 H2 Cl2
化学能与电能
不同金属的冶炼方法
内容讲解
一、电化学基本内容 1、定义：研究化学能与电能相互转换的 装置、过程和效率的科学。 2、根据反应产物与电流的关系，电化学 反应过程（及其装置）可以分为两类： 产生电流的反应 ：化学能转换为电能 借助电流发生的反应 ：电能转换为化学能
1.能量转化 2.电极名称 3.电子流向 3.电流方向
直接发生化学反应而引起的腐蚀。
（三）电化学腐蚀： 1、定义：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生 原电池 反 应， 较活泼 的金属失去电子而被 氧化 。如 生铁 在潮湿的空 气中生锈。 2、类型： 析氢腐蚀 条件 水膜呈 较强酸性 Fe－2e-＝Fe2+ 2H++2e-＝H2↑ Fe+2H+＝ Fe2++H2↑ 吸氧腐蚀 水膜呈 中性、碱性、弱酸性 Fe－2e-＝Fe2+ O2 + 4e- + 2H2O ＝ 4 OH-
H+从何来？ 2H++2e- = H2↑ NaOH溶液
阴极 阳极
+
2Cl- - 2e- =Cl2↑
OH-
Na+
淡盐水
只允许阳离子通过
阳离子交换膜 H2O+少量NaOH 饱和NaCl
（四）电解原理应用 1、电解饱和食盐水 ⑴阴极材料： 阳极材料 ： 总反应：
——氯碱工业
2H+ 电极反应： +2e = H2↑
Fe
Ti
。
电极反应：2Cl - 2e = Cl2↑ 。 电解 2NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2↑+H2↑ 。
⑵设备 阳离子交换膜电解槽
只允许阳离子自由通过
。
而阻止阴离子和气体通过。 避免Cl2和NaOH反应
⑶电解过程： 阴极 H+ 放电，产生 H2 ，使 OH-浓度增大， 即阴极区产生 H2 NaOH 。 开始时阴极区需要加入 H2O 少量NaOH 。 增强导电性
阴极：
阳极：
4Al3+ + 12e— = 4Al 6O2 — — 12e— = 3O2↑ 电解 2Al2O3（熔融） 4Al+3O2↑ =
注意: 不用AlCl3，熔融AlCl3不导电
不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
还原法
热分解法
同一种金属可能有不同的冶炼方法 简单，实用，节省的原则
4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 电解 总反应： 2H2O＝ O2↑ +2H2↑ 浓度： 增大 pH： 减小 复原：H2O 阴极： 阳极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑
阳极：
电解水型
4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 电解 总反应： 2H2O＝ O2↑ +2H2↑ 浓度： 增大 pH： 增大 复原：H2O
六、金属的腐蚀 （一）金属腐蚀： 1、定义：是指金属或合金跟 接触到的气体或液体 发生 氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质：
M - ne- = Mn+
（ 氧化 反应）
3、类型：直接反应— 化学 腐蚀；原电池反应—电化学 腐蚀 （二）化学腐蚀： 金属与接触到的 干燥的氧化剂 （如 O2 、 Cl2 、SO2 等）
电解自身型
+ － 阴极： 2H +2e ＝ H2 ↑ 放氢生碱型 － － 阳极： 2Cl － 2e ＝Cl2↑ 电解 总反应： 2NaCl+2H2O＝2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ 电解 －+2H O＝Cl ↑ + H ↑ + 2OH－ 2Cl 2 2 2
浓度： 减小
pH： 增大
复原： HCl气体
直接接触
两种腐蚀往往 同时发生，但电化学 腐蚀更普遍， 速度快，危害更重。
(四)金属的防护 1、改变金属的内部结构 制成合金（不锈钢） 2、在金属表面覆盖保护层， 水 空气 使它隔离________、______等物质 喷油漆、涂油脂、电镀、表面钝化、搪瓷等。 3、金属的电化学防护 （1）牺牲阳极的阴极保护法 被保护的金属做正极， 活泼金属保护不活泼金属 （2）外加直流电源的阴极保护法 被保护的金属做阴极
健身器材刷油漆
某些金属工具或“机械传 动部位” ，用油脂来防锈
衣架和电线外面包上一层塑料层
船身如何防腐蚀的？
船身上装锌块
用牺牲锌块的方法来保护
下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是
(5)>(2)>(1)>(3)>( ______________________________4 )
金属腐蚀的快慢速度：
电解池的阳极 ＞原电池的负极 ＞化学腐蚀 ＞原电池的正极 ＞电解池的阴极
电解池 电 能转化为化学 能
阴极 阳极 负 极到 阴 极
5.离子运动方 向
_____极到 正 极 阳 正 极到 阳 极 阴 _______极到 负 极 阳离子→ 阴 极， （记忆方法： 阴极上有电子 ） 阴离子→ 阳 极. （记忆方法：阳极上缺电子 ）
电解池
6. 工 作 原 理 7. 构 成 条 件 阴极：电子流入 的一极， 得到电子，发生 还原 反
（写出下列装置的电极反应式、总反应式pH变化、复原方法） 惰性电极： 阴极： Cu2+ +2e－＝ Cu 浓度： 减小 阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 电解 总反应： CuCl2＝Cu +Cl2↑ pH： 增大 电解 2++2Cl－＝Cu +Cl ↑ 复原：CuCl2固体 Cu 2 阴极： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 电解 总反应： 2HCl＝ Cl2↑ + H2↑ 电解 2H++Cl－＝ Cl2↑ + H2↑ 浓度： 减小 pH： 增大 复原： HCl气体
3、精炼： ⑴实质是用电解原理，使粗金属先 溶解再在纯金属上析出 的过程 ⑵精炼铜的原理：粗铜作 阳 极， Cu—2e- = Cu2+ ； 精铜作 阴 极， Cu2++ 2e- = Cu
2+ 电解液含有 Cu 。
Leabharlann Baidu
；
⑶比铜活动性强的杂质形成
金属阳离子进入溶液 。
，
比铜活动性弱的杂质形成 阳极泥 ⑷电解液的浓度在电解过程中 减小 。
3
4Ag+ 浓度： 减小
电解 +2H2O ＝ 4Ag+O2↑ +4H+
2
2
3
pH： 减小
复原： Ag2O固体
阴极： 阳极：
4H+ +4e－＝2H2 ↑
4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 电解 总反应： 2H2O＝ O2↑ +2H2↑ 浓度： 增大 阴极： pH： 不变 复原：H2O 4H+ +4e－＝2H2 ↑
阳极 Cl 放电，产生 Cl2 。开始时阴极区需要加入 NaCl溶液 。
电解过程中Na+定向移向：
阴极
。 ②→加入Na2CO3溶液 ④→过滤→加入盐酸
⑷NaCl精炼： ①→加入NaOH溶液 ③→加入BaCl2溶液
①②③④
②①③④
②③①④
称为镀件 称为镀层 2、电镀： ⑴用 电解 的原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程。
负极（Fe）
正极（C） 总反应
2Fe+2H2O+O2＝2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 ·nH2O（铁锈）
3、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较：
电化腐蚀 条件 有无电流 本质 联系 不纯金属或合金 与 电解质溶液 接触 弱电流 较活泼的金属被氧化 化学腐蚀
与 氧化剂 无 金属被氧化
将以上装置中的惰性电极换为Cu电极？
如何快速改写?
所有装置的阳极反应进改为： Cu — 2e- = Cu2+
阴极反应不变
总反应做相应的变化: 1、无 电解 + ＝ H ↑ + Cu2+ 2、Cu+2H 2 电解 3、Cu+2H2O＝ H2 ↑ + Cu(OH)2 4、无 电解 5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag 电解 6、Cu+2H2O＝ H2 ↑ + Cu(OH)2 电解 7、 ＝ H2 ↑ + Cu2+ 电解 8、Cu+2H2O＝ H2 ↑ + Cu(OH)2 Cu+2H+
NaCl溶液换成MgCl2溶液呢？ 阴极： 阳极： 2H+ +2e－＝ H2 ↑
2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 电解 总反应： MgCl2+2H2O＝Mg(OH）2+ Cl2↑ + H2↑ 电解 Mg2++2Cl－+2H2O＝Cl2↑ + H2 ↑ + Mg（OH)2
阴极：
2Cu2+ +4e－＝2Cu
应
阳极：电子流出 的一极， 失去 电子，发生氧化反 应
⑴有外加直流电源 ⑵有两个电极 ⑶两电极插入电解质溶液或熔融的 电解质 ⑷形成闭合回路
（一）电极的分类： 1、按照电源： 阳极 阴极 C、Pt、Au
2、按照活泼性： 惰性电极： （二）放电顺序： 阳极： 阴 离子，
活性电极： Ag及Ag之前的金属
阳极： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 电解 总反应： 2CuSO4 +2H2O ＝ 2Cu+O2↑ +2H2SO4 电解 2Cu2+ +2H2O ＝ 2Cu+O2↑ +4H+ 浓度： 减小 pH： 减小 复原： CuO固体
阴极： 4Ag+ +4e－＝4Ag
放氧生酸型 阳极： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 电解 总反应： 4AgNO +2H O ＝ 4Ag+O ↑ +4HNO
活性电极> S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F阴极： 阳 离子， Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>活泼金属阳离子 正常浓度时 H+正常浓度小， Fe2+、Zn2+浓度浓度一直保持很大时
（三）电解的类型及电极反应式的书写
Fe、Zn等活泼金属溶解时，析出Cu，使Cu2+浓度减小
4、活泼金属的冶炼 （1）制钠： 阴极： 阳极：
2Na+ + 2e— = 2Na
2Cl — — 2e— = Cl2↑ 电解 总反应： 2NaCl（熔融） = 2Na+Cl2↑ （2）制镁： 阴极： 阳极： Mg2+ + 2e— = Mg
2Cl — — 2e— = Cl2↑ 电解 总反应：MgCl2（熔融）= Mg+Cl2↑ 注意: 不用MgO， MgO熔点太高 （3）制铝：
实质是
镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出
.
⑵镀层金属作 阳 极，镀件作 阴 极，
电镀液
含有镀层金属离子的溶液
。
；
2+ ⑶Fe上镀Cu原理： Fe 作阴极，Cu + 2e = Cu
2+ Cu 作阳极， Cu—2e = Cu 。
⑷电镀液的浓度在电镀过程中 不变 。 ⑸注意： 离子浓度会影响放电顺序
当Fe2+、Zn2+浓度一直保持很大时，将优先于H+放电 从而实现镀铁、镀锌