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(共14張PPT)
第二節 電解池
第2課時 電解原理的應用
人教版2019選擇性必修一
第四章 化學反應與電能
失電子的陰離子
發生氧化反應
還原劑
得電子的陽離子
發生還原反應
氧化劑
e-
e-
電解質溶液或
熔融電解質
向移子離陽
陰極
陽極
電解池
電子導體
離子導體
陰離子移向
任務一 氯堿工業
問題：根據電解原理，分析使用惰性電極電解食鹽水？
C
C
NaCl溶液


陰極
陽極
Na+
Cl﹣
OH﹣
H+ Na+
Cl﹣ OH-
H+
>
>
電極反應式和總反應式 產物
陽極
陰極

總反應 ——
2H2O +2e﹣= H2↑+2OH﹣
Cl2
2Cl﹣ - 2e﹣ = Cl2↑
H2
NaOH
思考：如何檢驗陰陽極產物？
Cl2:濕潤的淀粉KI試紙
H2: 收集并點燃
NaOH: 酚酞
氯氣
氫氣
2Cl﹣ +2H2O 2OH﹣ + H2↑+ Cl2↑
通電
思考：如果用該裝置電解池直接制備Cl2、H2 和NaOH，有什么缺點？
Cl2 + OH- ClO- + Cl- + H2O
陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合可能會引起爆炸！
陽極產生的Cl2與移向陽極的OH-反應影響燒堿的產量與純度！
H2 + Cl2 2HCl
一定條件
任務一 氯堿工業
思考：如何改進上述裝置？
控制溶液中離子的移動，把陰陽極隔開
Cl2
Cl－
Cl－
H2
Na＋
Na＋
H＋
OH－
淡鹽水
NaOH溶液
精制飽和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
陽離子交換膜
陽極
惰性電極
陰極
碳鋼網
陽極室
陰極室
＋
－
a
b
c
d
陽極：2Cl- －2e- = Cl2↑
陰極：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-
Na＋
Na＋
離子交換膜的作用：
(1)避免陽極產物Cl2與陰極產物OH－、H2 發生反應；
(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路。
任務一 氯堿工業
電 解 飽 和 食 鹽 水
液堿
濕氫氣
濕氯氣
NaOH
含氯漂白劑
Cl2
H2
HCl
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
鹽酸
有機合成
金屬冶煉
氯堿工業產品及其應用
任務二 電冶金
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
電解法
熱還原法
熱分解法
物理提取法
金屬冶煉是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質的過程：M n+ + ne - = M
熔融NaCl
C
C
陰極
陽極
氯氣
2Na+ +2e﹣ = 2Na
總反應：2NaCl(熔融) 2Na+ Cl2↑
通電
2Cl﹣ —2e﹣ = Cl2↑
Na+
Cl﹣
1921年，電解熔融氯化鈉制取金屬鈉得以實現工業化。
1807年，英國化學家戴維通過電解熔融碳酸鈉制得金屬鈉。
任務二 電冶金
總方程式 陽極、陰極反應式
冶煉鈉 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶煉鎂 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶煉鋁 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
電解
電解
電解
思考：工業制鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制鋁時，用的是氧化鋁而不用氯化鋁？
因為氧化鎂的熔點比氯化鎂高很多（金屬氧化物的熔點普遍高于氯化物），浪費了能量 ；氯化鋁是共價化合物，共價化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合物，可電解。
材料 電極反應式
陽極
陰極
電解液 ——
Cu2+ +2e- ＝Cu
①Zn－2e-＝Zn2+ ②Fe－2e-＝Fe2+
③Ni－2e-＝Ni2+ ④
粗銅
精銅
CuSO4溶液
粗銅
精銅
CuSO4溶液
Ag Au
陽極泥
（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質）
活性電極放電順序：
Zn > Fe > Ni > Cu > Ag > Au
電解精煉過程中，電解液組分（如濃度、酸堿性）是否變化？
需定期補充電解液

Cu－2e-＝Cu2+
Cu－2e-＝Cu2+
任務三 電解精煉
火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質（如鋅、鐵、銀、金等），這種粗銅的導電性遠不能滿足電氣工業的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。
任務四 電鍍
在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程。使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。
材料 電極反應式
陽極
陰極
電鍍液 ——
Cu2+ +2e-＝Cu
Cu－2e-＝Cu2+
銅板(鍍層金屬)
鐵釘(鍍件)
CuSO4溶液
銅板
(鍍層金屬)
(鍍件)
CuSO4溶液
電鍍過程中，電鍍液組分（如濃度、酸堿性）是否發生變化？
無需補充電鍍液
鐵釘
Cu2+ +2e－＝Cu
問題：應用電解原理設計實驗方案，在鐵釘上鍍銅。
電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液
電解精煉和電鍍比較
電鍍 電解精煉
裝置
陽極材料 鍍層金屬Cu 粗銅(含鋅、銀、金等雜質)
陰極材料 鍍件金屬Fe 純銅
陽極反應 Cu - 2e- = Cu2+ Zn - 2e- = Zn2+、Cu - 2e- = Cu2+等
陰極反應 Cu2+ + 2e- = Cu Cu2+ + 2e- = Cu
溶液變化 Cu2+濃度保持不變 Cu2+濃度減小，金、銀等金屬形成陽極泥
課堂練習
利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是
A. 電解時以精銅作陽極
B．電解時陽極發生還原反應
C．粗銅連接電源負極，其電極反應是Cu = Cu2+ + 2e-
D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥
D
課堂練習
關于下列各圖的說法中，正確的是
A．①中陰極處能產生使濕潤淀粉KI試紙變藍的氣體
B．②中待鍍鐵制品應與電源正極相連
C．③中電子由b極流向a極
D．④中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應
D
補充：多池串聯
①有外接電源時，各電池均為電解池。
②無外接電源時，燃料電池、鉛酸蓄電池等作電源，則其他裝置為電解池。活潑性不同的兩電極的一般為原電池即自發的氧化還原反應。
③根據電極反應現象判斷。
某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發生了偏轉。請回答下列問題：
(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應式為____________________________________。
(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為______(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”)，總反應式為_______________________________________。
(3)當乙池中B極質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為_____mL(標準狀況下)，丙池中____極析出______g銅。
課堂練習
原電池
CH3OH－6e－＋8OH－=== ＋6H2O
陽極
4AgNO3＋2H2O 4Ag＋O2↑＋4HNO3
280
D
1.60

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