人教版高中化学选修4 化学反应原理 第四章 第三节 电解池(第2课时)

阴极:产生无色、无味气体
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电解原理的应用
第一个问题:
(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,
反应方程式: Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O .
(2)避免生成物H2和Cl2混合,
因为: 混合遇火或遇强光爆炸
.
解决方法:使用离子交换膜
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பைடு நூலகம்
电解原理的应用
烟罩
钢导电棒
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冶炼铝设备图
阳极C
电解质
熔融 态铝 钢壳
耐火 材料 阴极C
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阴极： Cu2+ +2e－＝Cu
CuSO4溶液 Fe－2e－＝Fe2+ Cu－2e－＝Cu2+
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电解原理的应用
2.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。
新课标人教版高中化学课件系列
选修4 化学反应原理 第四章 电化学基础
第三节 电解池 第2课时
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电解原理的应用
1、氯碱工业 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。
（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出 出 H+、OH- 。
Na+、Cl-
，H2O电离
通电后，在电场的作用下， Na+、H+ 向阴极移动，
由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、 SO42—等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子 交换膜，那么如何除去这些杂质呢？
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电解原理的应用
泥沙、Na+、 Cl-、
沉降
Na+、 Cl-、 .Mg2+、
Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-
除泥沙
Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-
粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等)
纯铜
粗铜
阳极：Zn Zn→ Zn2+＋2e-
Fe Fe → Fe2+＋2e-
Ni Ni → Ni2+＋2e-
Cu Cu→ Cu2+＋2e-
CuSO4溶液
Ag 阳极泥
Au
阴极:
Cu2+ + 2e- → Cu
问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
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电解原理的应用
淡盐水
阳极 金属钛网
Cl2 +
Cl2
H2 －
H+ Na+
NaOH溶液
阴极 碳钢网
Cl—
OH—
阴
阳
极
极
室
室 精制饱和
离子交换膜
NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
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电解原理的应用
第二个问题：精制食盐水
提示：
1、用什么方法除去泥沙？ 2、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42— 3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个 合理的顺序逐一除杂吗？
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电解原理的应用
总化学方程式：2NaCl
电解 2H 2O Cl 2
H 2
2;NaOH
总离子方程式:
2Cl
电解
2H 2O
Cl 2
H2
2OH
。
(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：
阴__极__附___近__的__溶液无色变为红色，两极极板上都有气体产生，如
何检验气体的种类？
阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.
Cl-、OH- 向阳极移动。
在阳极，由于 Cl-
容易失去电子，被氧化生
成 Cl2 。 阳极方程式：
2Cl- - 2e- = Cl2
;
（2）在阴极，由于 H+ 容易得到电子被还原生
成 H2 ．
PH使H2O
电离向右移动，因此阴极 增大 。
OH-
浓度增大，
阴极方程式： 2H+ + 2e- = H2 。
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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↑ 阴极： 2Na+ + 2e- == 2Na
总反应： 2NaCl(熔融) 通电 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。
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电解原理的应用
电 解 熔 融 氯 化 钠 制 钠
OH- 调节PH 除
CO32- 、OH-
Na+、 Cl-
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电解原理的应用
2、铜的电解精炼
－+
⑴、粗铜所含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 纯铜
粗铜
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+
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电解原理的应用
3、电镀
⑴、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层
其它金属或合金的过程。
－
+
⑵、电镀池形成条件
镀件
镀层金属
①、镀件作阴极
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
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
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电解原理的应用
4、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）
略过量 BaCl2 溶液
除SO42-
、 Na+、 Cl-、 Ca2+
略过量NaOH 溶液
、 , Ba2+ 引入OH- 除Fe3+ Mg2+
Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+
略过量
Na2CO3 溶液 除Ca2+. Ba2+
Na+、 Cl-、
适量HCl溶液
、 CO32-
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电解原理的应用
原理:
冶炼铝
阳极：6O2--12 e- =3O2↑ 阴极：4Al3+ + 12e- =4Al
总式：2Al2O3 通电 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?
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电解原理的应用
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。 （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。
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电解原理的应用
4、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的
方法）
制取金属铝
电解熔融状态的氧化铝。
阳极：6O 2- －12e- == 3O2↑
阴极： 4Al 3+ + 12e- == 4Al
总反应： 2Al2O3(熔融) 通电 4Al + 3O2 ↑ 冰晶石
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