化學電解池件人教選修解讀第1頁/共26頁二、電解原理的應用1、氯堿工業（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業）陽極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑總反應：2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑食鹽水中存在的離子：Na+

、Cl-

、H+

、OH-離子放電順序：陽離子H+

＞Na+

陰離子Cl-

＞OH-電極反應：H+Na+Cl-OH-陰極陽極

氧化反應

還原反應第2頁/共26頁若電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產生，如何檢驗氣體的種類？

陰極附近的溶液無色變為紅色陽極:產生刺激氣體使濕潤KI淀粉試紙變藍色.陰極:產生無色、無味氣體第3頁/共26頁(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為:

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應,使產品不純,反應方程式:

.第一個問題:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題第4頁/共26頁（1）生產設備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。（2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合；b、避免生成的氯氣和氫氧化鈉反應，而影響氫氧化鈉的產量。氯堿工業:離子交換膜法制燒堿第5頁/共26頁－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜

陽極金屬鈦網陰極碳鋼網陽極室陰極室第6頁/共26頁提示：第二個問題：精制食鹽水

由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+

、Mg2+、

Fe3+、SO42—等雜質，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質呢？3、所有試劑只有過量才能除盡，你能設計一個合理的順序逐一除雜嗎？2、用什么試劑除去Ca2+

、Mg2+、Fe3+

、SO42—1、用什么方法除去泥沙？電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題第7頁/共26頁泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+

、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+

、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降除泥沙略過量BaCl2

溶液除SO42-略過量Na2CO3

溶液除Ca2+.

Ba2+

略過量NaOH溶液除Fe3+,

Mg2+

適量HCl溶液調節PH除CO32-、OH-第8頁/共26頁含氯漂白劑有機合成、造紙玻璃、肥皂紡織、印染有機合成氯化物合成農藥金屬冶煉有機合成HCl鹽酸電解飽和食鹽水以氯堿工業為基礎的化工生產H2NaOH濕氯氣濕氫氣液堿Cl2第9頁/共26頁2、電鍍⑴、概念：應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程。⑵、電鍍池形成條件+鍍件鍍層金屬－含鍍層金屬離子的鹽溶液①鍍件作陰極②鍍層金屬作陽極③含鍍層金屬陽離子的鹽溶液作電解液⑶、電鍍的特點電鍍液的組成及酸堿性保持不變第10頁/共26頁電鍍銅原理銅片待鍍件硫酸銅溶液陽極：鍍層金屬（純銅板）陰極：待鍍金屬制品電鍍液：含有鍍層金屬的電解質（硫酸銅溶液）電鍍銅第11頁/共26頁3、粗銅的電解精煉+純銅粗銅－CuSO4溶液問:電解完后,CuSO4溶液的濃度有何變化？陽極：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-

=Fe2+Ni

-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+

ZnFeNiCuAgAu陰極:Cu2++2e-=Cu陽極泥陽極泥:相對不活潑的金屬以單質的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥第12頁/共26頁電解精煉銅第13頁/共26頁電解精煉銅原理：①粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）：Cu－2e-=Cu2+陰極（純銅）：Cu2++2e-=Cu②比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；③比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質沉積形成陽極泥；④電解質溶液中CuSO4的濃度略小。第14頁/共26頁制取金屬鈉電解熔融狀態的氯化鈉。陽極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反應：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑4、電冶金由于電解是最強有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要的方法。對于冶煉像Na、Ca、Mg、Al這樣活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業方法。第15頁/共26頁電解熔融氯化鈉制鈉第16頁/共26頁4、電冶金（使用電解法冶煉像鈉、鎂、鋁等活潑金屬的方法）制取金屬鋁電解熔融狀態的氧化鋁。陽極：6O2-

－12e-==3O2↑陰極：4Al3++12e-==4Al總反應：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補充思考:工業上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?AlCl3為分子晶體，在融融狀態下不電離，不導電，不能被電解。第17頁/共26頁冶煉鋁設備圖陽極C電解質煙罩熔融態鋁鋼殼鋼導電棒陰極C耐火材料第18頁/共26頁拓展：金屬的防護金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽極＞原電池的負極＞化學腐蝕＞原電池的正極＞電解池的陰極海水CFe+—第19頁/共26頁下列裝置暴露空氣中一段時間,鐵的腐蝕由快到慢順序

.FeFeCFeZnFeZnFeSnA(海水)B(海水)C(海水)D(海水)FeSnF(天然水)E(海水)DEFACB拓展練習第20頁/共26頁電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應將電能轉變成化學能的裝置。應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應陰極：還原反應陽極：氧化反應陰極：還原反應應用電解原理將不純的金屬提純的裝置。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極②電解質溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應陰極：還原反應第21頁/共26頁

例1：鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產生11.2L(標況)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質的量.解析：陽極4OH--4e-=2H2O+O2↑

陰極Cu2++2e-=Cu2H++2e-=H2↑

陽極轉移電子的物質的量為:0.5×4=2mol,消耗OH-2mol,即產生H+2mol.

陰極生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0

生成H2轉移的電子:0.5×2=1mol,故還有1mole-

用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol.四、電解計算——電子守恒法第22頁/共26頁O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－計算關系式：例2：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L（標況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質的量濃度為（）

A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA陽極O2為0.1mol，電子為0.4mol則H2為0.1mol，所以Cu為0.1mol，濃度為A第23頁/共26頁例3：某硝酸鹽晶體化學式為M(NO3)x·nH2O，相對分子質量為242，將1.21g該晶體溶于水配成100mL溶液，用惰性電極進行電解。當有0.01mol電子轉移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求：①金屬M的相對原子質量及x、n值；②電解溶液的pH（溶液體積仍為100mL）。Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3產