2018年高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 1.2 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解 第二課時(shí)課件 魯科版選修4.ppt

第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,二、電解原理的應(yīng)用及計(jì)算,電解飽和食鹽水反應(yīng)原理,思考: （1）電解池的兩極各產(chǎn)生什么現(xiàn)象?若在兩極附近均滴加酚酞試液，會(huì)有什么現(xiàn)象? （2）怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成? （3）結(jié)合教材，分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。,在U型管里裝入飽和食鹽水，用一根碳棒作陽(yáng)極，一根鐵棒作陰極。接通直流電源,實(shí)驗(yàn)裝置,1.電解食鹽水,現(xiàn)象： 陽(yáng)極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉KI溶液變藍(lán) 陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅,陽(yáng)極：2Cl-2e- =Cl2 陰極：2H+2e- =H2 總式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2 (條件:通電),實(shí)驗(yàn)裝置,（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽 陰極：碳鋼 陽(yáng)極：鈦 陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl、OH離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。 （2）離子交換膜的作用： a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸； b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。,氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿,Cl2,Cl2,Cl,H2,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(yáng)極室,陰極室,粗鹽的成份： 泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜,精制食鹽水,雜質(zhì)的除去過(guò)程：,粗鹽水,含少量Ca2+.Mg2+,精制鹽水,2.銅的電解精煉,一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。,粗銅 含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等),純銅,粗銅,陽(yáng)極：,Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e- Cu Cu2+2e-,Zn Fe Ni CuAg Au,陰極: Cu2+ + 2e- Cu,陽(yáng)極泥,問(wèn)：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？,CuSO4溶液,3. 電鍍,電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。,電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程，,電極： 陽(yáng)極鍍層金屬 或惰性電極 陰極待鍍金屬制品,電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。,溶液中CuSO4的濃度保持不變或變小,陽(yáng)極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al,4.冶煉鋁,原理:,助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉） 陽(yáng)極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充,思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?,冶煉鋁設(shè)備圖,煙罩,電解池、電解精煉池、電鍍池的比較,將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。,應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。,兩電極接直流電源 電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉合回路,鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極 電鍍液須含有鍍層金屬的離子,陽(yáng)極：電源正極相連 陰極：電源負(fù)極相連,陽(yáng)極：鍍層金屬； 陰極：鍍件,陽(yáng)極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),陽(yáng)極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。,不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極 電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子,陽(yáng)極：不純金屬； 陰極：純金屬,陽(yáng)極：氧化反應(yīng) 陰極：還原反應(yīng),1. a 、b哪一極為正極？,2. 若要給鐵叉鍍鋅， a極選用什么材料？ 選擇何種溶液？,3. 若要給鐵叉鍍金， a極選用什么材料？ 選擇何種溶液？,思考:,e-,電解計(jì)算電子守恒法 例一 ： 鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時(shí)間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量.,解析：陽(yáng)極 4OH-4e-=2H2O+O2 陰極 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 陽(yáng)極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即產(chǎn)生H+ 2mol. 陰極生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.5 2=1mol,故還有1mole- 用于還原Cu2+,可析出銅為0.5mol.,O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH,計(jì)算關(guān)系式：,例二 ： 用石墨電極電解100mL H2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L（標(biāo)況）氣體，則原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L,A,陽(yáng)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,1.右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無(wú)色無(wú)臭氣體放出,符合這一情況的,A,練 習(xí),2. 根據(jù)金屬活動(dòng)順序表，Cu不能發(fā)生如下反應(yīng)： Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但選擇恰當(dāng)電極材料 和電解液進(jìn)行電解，這個(gè)反應(yīng)就能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。下列四 種電極材料和電解液中，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)最為恰當(dāng)?shù)氖?B,