高二化学电解原理的应用 知识精讲 苏教版.doc

高二化学电解原理的应用 知识精讲 苏教版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 电解原理的应用 二. 教学目标： 1、掌握电极反应式及电解方程式的书写 2、了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼的原理和特点 三. 教学重点、难点： 电极反应式及电解方程式的书写 电解饱和食盐水、电镀、电解精炼的原理和特点 四. 知识分析： 电解原理在工业生产中有着广泛的应用。对于比较活泼的金属，我们常用电解的方法制取，还可以采用电解的方法对某些金属进行精炼提纯；也可以采用电解的方法制取氢氧化钠、氢气和氯气等；为了增强美观，我们可以在金属或其他物品表面镀上一薄层其他金属或合金，以增强金属的抗腐蚀能力——这就是电镀。 （一）电解饱和食盐水制氢氧化钠：电极：惰性电极；电解液：饱和NaCl溶液 阳极：2Cl2e－＝Cl2； 阴极：2H2e－＝H2； 电极总反应式：2NaCl+2H2O＝2NaOH+H2↑+Cl2↑ 说明： 　1. 由于粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42－等杂质离子，在制取NaOH时可能堵塞隔膜，同时也可能混入杂质，因此，在电解前对所用食盐必须精制，从而减少耗电量及对石墨的损耗. 2. 精制食盐的方法： 过滤除去沉淀［除去BaSO4、BaCO3、CaCO3、MgCO3、Mg（OH）2等沉淀］ 加盐酸调节溶液的pH值为7. 操作中A、B、C三步的操作顺序可分为：ABC或ACB或CAB，只要保证B在A后即可. 3. 生产设备：离子交换树脂电解槽：用碳钢网制成阴极，钛网制成阳极，两极之间有阳离子交换膜. 4. 阳离子交换膜的作用：将电解槽分成阴极室和阳极室两个部分，阳离子交换膜只有阳离子可以通过，阴离子和气体分子等不能通过；防止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气混合引起爆炸；Cl2和NaOH反应产生副产物而影响NaOH的纯度. 5. 生产流程： 粗盐→精炼→精盐的饱和溶液→阳离子交换膜中进行电解→阳极产生Cl2，阴极产生NaOH溶液和H2 （二）电解法冶炼活泼性较强的金属。金属元素中有许多活泼性较强的金属，在用还原剂还原时，由于单质的还原性较强，能与氧化产物等重新反应生成别的物质。因此，工业上往往通过电解熔融的含有金属阳离子的盐制取它们的单质。 说明： 1、用惰性电极电解熔融的NaCl制取金属钠 阳极：2Cl2e－＝Cl2； 阴极：2Na2e－＝2Na； 电极总反应式：2NaCl＝2Na＋Cl2↑ 2、电解熔融的氧化铝、冰晶石制取金属铝。 ①电极材料：碳块作阳极，钢板作阴极；②由于氧化铝的熔点很高，再熔融时往往向其中加入冰晶石作为熔剂，使氧化铝在较低的温度下熔化；③电解时要不断地从电解槽中将电解出来的铝取走，同时，要不断地向电解槽中补充氧化铝；④由于阳极附近温度较高，易发生副反应使碳块损耗，故电解时要不断补充阳极碳块。 3、采用电解法可用来冶炼：钠、镁、铝等活泼性较强的金属单质。 （三）电解精炼：利用电解的原理可以提纯铜等金属，如：电解精炼铜。 说明： 1、粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等杂质，可以利用电解原理精炼。 2、将不纯的金属（如粗铜）作阳极，较纯的金属作阴极，含有被提纯金属阳离子的盐溶液做电解液，就可以构成电解精炼的装置。 电极反应 阳极（粗铜） 依照金属活动顺序，应先有Zn、Fe、Ni放电，成为离子进入溶液中， 例如 阴极（粗铜） 3、在阳极Zn、Fe、Ni等金属的失电子能力强于铜，先于铜失去电子进入溶液中，而溶液中Zn2＋、Ni2＋等阳离子得电子能力小于Cu2＋，只能留在电解质溶液中。 4、金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质形式沉积于阳极，俗称“阳极泥”。因此，电解精炼不仅可以提纯金属，同时还可以得到Ag、Pt、Au等贵重金属。 （四）电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。 说明： 1、电镀：镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含有镀层金属阳离子的盐溶液做电解液就可以构成电镀装置。 2、金属做阳极本身失去电子，含有镀层金属阳离子的盐溶液做电解液，电镀之后为使镀层稳固，还应放在钝化液中，控制一定条件使H＋、OH－不参加反应。 3、电镀的结果是：阳极金属不断减少，阴极镀层金属不断增加，而电镀液中所含金属离子的浓度保持不变。 4、电镀与电解一般区别为：①电镀时阳极为镀层金属，阳极参加反应，而电解时阳极不一定参加反应；②电镀液中的金属阳离子与阳极金属相同，而电解时则不一定相同；③电镀后电解液浓度不变，而电解时电解液浓度可能发生变化。 5、原电池、电解池和电镀池该如何判别： （1）单池判断规律：若无外接电源则为原电池（符合原电池的构成原理），若有外接