蘇教版化學選修4電解池的工作原理及應用(已修改)
2024-12-03 19:13 本頁面
【正文】 ?第 3課時 電解池的工作原理及應用 ? 1． 了解電解池的構造特點及工作原理 ， 能正確書寫電極反應和電池反應方程式 。 ? 2． 了解電鍍池的結(jié)構 ， 能設計簡單的電鍍池 。 ? 3． 了解電解原理在生產(chǎn)生活中的應用 。 ? 一 、 電解的原理 ? 1． 電解 ? 在 的作用下 ， 在兩電極上分別發(fā)生 反應和 反應的過程 。 ? 2． 電解池 ? (1)定義：將 轉(zhuǎn)化為 的裝置 。 ? (2)組成： 電源 ， 電極材料 ， 電解質(zhì)溶液或 電解質(zhì) 。 直流電 氧化 還原 電能 化學能 直流 固體 熔融 ? (3)電極的確定及工作原理 ? (4)電極反應及電池反應 (以電解熔融 NaCl為例 ) ? ① 電極反應 ? 陽極： ? 陰極： ? ② 電解反應： 2Cl－ － 2e－ ===Cl2↑ 2Na＋ ＋ 2e－ ===2Na 2N aC l ==== =通電 2N a ＋ Cl 2 ↑ ? 3． 電解時 (使用惰性電極 )陰 、 陽離子的放電順序 ? 陰離子放電順序： S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 含氧酸根離子 F－ ? 陽離子放電順序： Ag＋ Hg2＋ Fe3＋ H＋ (酸 ) H＋ (水電離 )Al3＋ Mg2＋ Na＋ 。 Cu2＋ Fe2＋ Zn2＋ ? 1． 電解池電極材料有何特點 ？ 什么是惰性電極 ？ 什么是活性電極 ？ ? 【 提示 】 電極材料必須能導電且為固體 ， 可以是金屬 (如 Cu、 Fe等 )， 也可以是非金屬 (如石墨等 )。 化學性質(zhì)穩(wěn)定并能導電的電極稱為惰性電極 ， 常用的有石墨電極 、 鉑電極等 。 化學性質(zhì)較活潑在電解過程中可發(fā)生反應的電極稱為活性電極 ， 一般為金屬活動順序表中 Ag及排在 Ag前面的金屬 ， 如銅的電解精煉中陽極 (粗銅 )、 陰極 (純銅 )均屬活性電極 。 ? 二 、 電解原理的應用 ? 1． 制取比較活潑的金屬 ? (1)電解熔融氯化鎂制金屬鎂 ? 電解反應： ? (2)電解冶煉鋁 ? 電解反應： M gC l 2 ==== =通電 Mg ＋ Cl 2 ↑ 2A l 2 O 3 ==== =通電 4A l ＋ 3O 2 ↑ ? 2． 電解精煉金屬 (以精煉銅為例 ) ? (1)電解池的組成 ? 陽極為 ， 陰極為 ， 電解質(zhì)溶液為 或 。 ? (2)電極反應 ? 陽極反應： Cu－ 2e－ ===Cu2＋ ? 陰極反應： Cu2＋ ＋ 2e－ ===Cu 粗銅 精銅 CuSO4溶液 CuCl2溶液等 ? 3． 電解飽和食鹽水制備燒堿 、 氫氣和氯氣 ? (1)原理分析及電極反應 ? ① 溶液中的離子及移動方向 ? 食鹽水中存在的離子： ， 其中 移向陽極 ， 移向陰極 。 ? ② 陽極離子放電順序： ? 電極反應： ( 反應 ) ? ③ 陰極離子放電順序： ? 電極反應： ( 反應 ) Na＋ 、 H＋ 、 Cl－ 、 OH－ Cl－ 、 OH－ Na＋ 、 H＋ Cl－ OH－ 氧化 H＋ Na＋ 還原 2Cl－ － 2e－ ===Cl2↑ 2H＋ ＋ 2e－ ===H2↑ ? (2)電極產(chǎn)物 ? 陽極產(chǎn)生 ， 陰極產(chǎn)生 。 ? (3)電解反應方程式 ? 。 ? 離子方程式： ? 。 ? Cl2 H2和 NaOH 2N aC l ＋ 2H 2 O ==== =通電 2N aO H ＋ H 2 ↑ ＋ Cl 2 ↑ 。 2C l － ＋ 2H 2 O ==== =通電 2O H － ＋ H 2 ↑ ＋ Cl 2 ↑ ? 4． 電鍍 ? (1)定義：應用 原理在某些金屬或非金屬材料表面鍍上一薄層其他 或 的過程 。 ? (2)目的：使金屬 能力增強 ， 增加金屬表面硬度或美觀性等 。 ? (3)電鍍池構成 ? 鍍層金屬作 ， 待鍍金屬制品作 ， 含有 的溶液作電解質(zhì)溶液 。 電解 金屬 合金 抗腐蝕 陽極 陰極 鍍層金屬離子 ? 如在金屬餐具上鍍銀 ? ① 電極材料：陽極 ， 陰極 ? ② 電解質(zhì)溶液： AgNO3溶液 ? ③ 電極反應 ? 陽極： ， 陰極： 。 單質(zhì)銀 金屬餐具 Ag－ e－ ===Ag＋ Ag＋ ＋ e－ ===Ag ? 2． 根據(jù)現(xiàn)有知識能否設計實驗實現(xiàn) Cu＋ 2H＋===Cu2＋ ＋ H2↑這一反應 ？ ? 【 提示 】 由金屬活動性順序表 ， 這一反應不可能自發(fā)地發(fā)生 ， 但利用電解原理可以實現(xiàn)這種反應發(fā)生 。 具體設計如下： ? 如圖： Cu 作陽極，石墨或 Ag 等作陰
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