电解池第二课时

（第二课时）①K+﹤Ca2+﹤Na+﹤Mg2+﹤Al3+﹤Zn2+﹤Fe2+﹤Sn2+﹤Pb2+﹤(H+)﹤Cu2+﹤Hg2+﹤Ag+②S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-思考：下面的水溶液使用石墨电极进行电解：硫酸、氢氧化钠、硫酸钠、氯化铜、氯化氢、硝酸银、氯化钠⑴预测每一种溶液在阴极和阳极上的生成物⑵写出两电极反应式和电解方程式放电顺序：③当阳极为金属电极(除铂、金外)时，金属电极优先放电。分析电解反应的一般思路（惰性电极）明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑总式：4H++4OH-===2H2↑+O2↑+2H2O电解H+离子移向阴极，SO42-、OH-离子移向阳极4H2O也就是：2H2O===2H2↑+O2↑电解电解稀H2SO4溶液（阴）（阳）H2SO42H++SO42-H2OH++OH-电解Na2SO4溶液和NaOH溶液阳极:4OH-→4e-＋2H2O+O2↑阴极:4H++4e-→2H2↑2H2O2H2↑+O2↑电解思考：稀H2SO4、稀NaOH溶液和稀Na2SO4溶液的电解能称作“水的电解”吗？阳极：2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极：Cu2++2e-→Cu电解CuCl2CuCl2====Cu+Cl2↑电解阳极：2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极：2H++2e-→H2↑电解HCl2HCl====H2↑+Cl2↑电解电解NaCl溶液阳极:2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极:2H++2e-→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解电解AgNO3溶液4、电解的反应规律（用惰性电极）（阴）（阳）⑴电解水：如电解稀H2SO4、稀NaOH溶液、Na2SO4溶液反应：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的离子不放电，水耗离子浓度添2H2O=====2H2↑+O2↑电解H2SO42H2O=====2H2↑+O2↑电解NaOH2H2O=====2H2↑+O2↑电解Na2SO4电解质起增强水的导电性作用4、电解的反应规律（用惰性电极）（阴）（阳）⑵电解电解质：如电解CuCl2溶液、盐酸反应：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐的离子都放电，离子浓度急速降CuCl2====Cu+Cl2↑电解2HCl====H2↑+Cl2↑电解（阴）（阳）4、电解的反应规律（用惰性电极）（阴）（阳）⑶电解电解质和水：如电解AgNO3溶液、NaCl溶液反应：金属离子单放电，产物必得金、氧、酸4AgNO3+2H2O====4Ag+4HNO3+O2↑电解2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑电解（阴）（阳）反应：酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤不活泼金属的含氧酸盐活泼金属的无氧酸盐小结：⒈电极产物：阳极出氧、卤，阴极得氢、金⒉电解的反应规律盐的离子不放电，水耗离子浓度添盐的离子都放电，离子浓度急速降金属离子单放电，产物必得金、氧、酸酸根离子单放电，产物必得碱、氢、卤（第三课时）思考:用硫酸铜溶液做电解质,用含有锌、金、银等金属杂质的粗铜板与电源正极连接做阳极，用纯的铜薄片和电源负极连接做阴极，进行电解反应时，纯的铜薄片在电极上“长大”，得到纯度很大的精铜板，相反粗铜板“瘦身”变小。这是为什么？能分析发生的变化吗？阳极阴极硫酸铜溶液（含硫酸）纯铜粗铜阳极（粗铜）：Cu–2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu铜的电解精炼思考：在电解精炼含有锌、金、银等金属杂质的粗铜时，为什么银和金沉积在阳极泥中，而锌却留在电解质溶液中？电解液(硫酸铜溶液)的浓度是否会变化？阳极（粗铜）：Cu–2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu电解液：硫酸铜溶液（含硫酸）钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。有没有办法可以防止钢铁发生腐蚀呢?最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。电镀铜阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属离子的溶液—电镀池（电解池一种特殊形式）：使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。（1）概念Mn++ne-=MM–ne-=Mn+：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。（2）目的（3）装置（4）特点①电解质溶液浓度不变②阳极金属本身参加了电极反应通电后阳极（铜片）：Cu-2e-=Cu2+阴极（被镀金属）：Cu2++2e-=Cu通电前CuSO4==Cu2++SO42-思考：镀件（待镀的铁器件）、镀层金属（铜）分别和直流电源的哪一个电极相连？电镀液主要的成分是什么物质？电镀时发生什么电极反应？讨论：用金属锌作阳极，铁作阴极，氯化锌溶液作电解质溶液，能否在铁的表面镀上一层锌？电镀工业污染简介——重金属污染⑴水中的重金属污染物主要包括：主要包括汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）和铬（Cr）等；⑵危害：①水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；水中的重金属污染物通过食物链被富集，浓度逐级加大HgCl2+CH4CH3HgCl+HCl微生物甲基氯化汞②某些污染物可以被微生物转化为毒性更大的有机化合物。重要事件：日本的水俣病和痛痛病事件。电镀工业污染简介——重金属污染⑴水中的重金属污染物主要包括：主要包括汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）和铬（Cr）等；⑵危害：①水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富集，进入人体，引起人体急性或慢性中毒；水俣病事件1953～1956年日本熊本县水俣市，因为氮肥厂排放了含有汞废渣和废水，造成水俣湾水体受到汞和甲机汞污染，并在鱼贝类体内富集，人长期食用这种鱼贝会引起中毒，引起麻痹，运动失调，痉挛中枢神经病症，严重眼睛失明，精神错乱。在当时发病人数283人，其中60人死亡。金属镉与疼痛病1931年起，日本富山县神通川流域出现了一种怪病，使许多妇女自杀。由于得了骨痛病，又叫痛痛病，表明痛得厉害，用一个痛字还不足以形容。这种病一开始是在劳动过后腰、手、脚等关节疼痛，在洗澡和休息后则感到轻快；延续一段时间后，全身各部位都神经痛、骨痛尤烈，进而骨骼软化萎缩（如图所示），以致呼吸、咳嗽都带来难忍之苦，因而自杀．锌，铅的冶炼厂排放了含镉的废水污染了河流，农民用污染的水灌溉农田，人们长期食用含镉水灌溉的稻米所以中毒．电解CuCl2溶液铜的电解精炼电镀铜阴极材料碳棒纯铜片阴极反应新生成的铜沉积在碳棒上新生成的铜沉积在纯铜片上阴极反应式Cu2++2e-=CuCu2++2e-=Cu阳极材料碳棒粗铜片阳极反应生成氯气铜被氧化成为Cu2+，进入溶液阳极反应式2Cl-–2e-=Cl2↑Cu–2e-=Cu2+电镀铜与铜的电解精炼、电解CuCl2溶液的比较铜被氧化成为Cu2+，进入溶液铜待镀件新生成的铜沉积在镀件上Cu–2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu阳极：6O2--12e-=3O2↑阴极：4Al3++12e-=4Al冶炼铝通电总式：2Al2O34Al+3O2↑原理: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?电解饱和食盐水反应原理思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。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电解食盐水现象：阳极：有气泡产生，使湿润的KI－淀粉溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑(条件:通电)实验装置（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。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca2+.Mg2+精制盐水)SO(BaCl242除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba.Ca(CONa2232除过量)CO(23除适量盐酸).(22MgCa除阳离子交换塔)Fe.Mg(NaOH32除过量电解池能量转换离子的迁移方向发生氧化反应的电极发生还原反应的电极电能转化为化学能阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移原电池化学能转化为电能负极正极阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移相同点(从原理分析)都是氧化还原反应指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。练习ⅠⅡe-e-e-e-e-－+阳阴原电池电解池思考:下列装置中,哪些是原电池;哪些是电解池?ABCDEF关键:看是否有外接电源,有则为电解池。1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的练习板2.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O练习:现有的NaCl晶体中混有少量Na2SO4和(NH4)2CO3，请设计实验除去杂质,并回答下列问题:(1)除去(NH4)2CO3用加热好还是加强碱后再微热好?你的选择是。理由是判断(NH4)2CO3已除尽的方法是（2）除去SO42-的具体方法是判断SO42-已除尽的方法是加热好因(NH4)2CO3受热完全分解，不残留杂质，操作简单，试剂节省。取少量样品溶于稀盐酸观察是否有气泡产生，若没有，证明已除尽。先加入过量BaCl2，再加入过量Na2CO3，过滤后，往滤液中加适量HCl取少量上层清液于试管中，再滴入少许BaCl2，观察是否有沉淀生成，若没有则证明已除尽。解题基本思路:1、写出电极反应式或电解总反应式；2、依题意列关系式求解；计算技巧：1、应用电子守恒法；2、若是串联电解槽，各个电极通过电子数相等；若是并联电解槽，各槽通过的电子数之和就是电源通过的总电子数。例1：用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气（标况），求金属M的相对原子质量。例2：某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01mol电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：①金属M的相对原子质量及x、n值；②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。Mx++xe-=M0.005mol0.01mol0.32g所以：x=2；M=64；n=3产生H+为0.01mol，pH=1例3：在500gCuSO4溶液中插入两根电极。一极为铁，一极为含杂质锌均匀的粗铜，通电一段时间后，切断电源，立即将电极取出，这时铁极上析出7.04g铜，电解液增重0.02g。求粗铜中锌的质量分数。解:铁极上析出铜的物质的量为:7.04g64g/mol=0.11mol设溶解的粗铜中,Cu和Zn的物质的量分别为x、y阳极：Zn－2e-＝Zn2+阴极：Cu2+＋2e-＝CuCu－2e-＝Cu2+y2yx2x0.22mol0.11mol64g/molx+65g/moly－7.04g=0.02g2x+2y=0.22mol(电子守恒)(质量守恒)解得:x=0.09mol;y=0.02molω