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电解池工业应用及其计算本讲稿第一页，共二十八页【考纲要求考纲要求】1.了解氯碱工业的反应原理。了解氯碱工业的反应原理。2.了解铜的电解精炼和电镀装置及原理。了解铜的电解精炼和电镀装置及原理。3.电冶金工业电冶金工业4.掌握有关电解的计算掌握有关电解的计算。本讲稿第二页，共二十八页阳极：阳极：活性电极活性电极 S S2-2-II-BrBr-ClCl-OHOH-含氧酸根含氧酸根FF-阴极：阴极：AgAg+FeFe3+3+CuCu2+2+HH+FeFe2+2+ZnZn2+2+HH+AlAl3+3+MgMg2+2+NaNa+【回忆回忆】放电顺序：放电顺序：本讲稿第三页，共二十八页用惰性电极电解下列溶液，电解一断时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是()A.CuSO4 B.AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4 AB【检测练习】：【检测练习】：本讲稿第四页，共二十八页某电解池内盛有CuSO4溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到如下要求：（1）阳极质量不变，（2）阴极质量增加（3）电解液pH减小，则应选用的电极是 ()A阴阳两极都用石墨 B铜作阳极，铁作阴极 C铁作阳极，铜作阴极 D铂作阳极，铜作阴极AD【检测练习】：检测练习】：本讲稿第五页，共二十八页【检测练习】：写出下列电解反应的电极反应式及总反应式：1.氯碱工业2.电解精炼铜（只写电极反应式）本讲稿第六页，共二十八页1.氯碱工业 阳极电极反应式：。阴极电极反应式：。总反应式：。2.电解精炼铜 阳极：。阴极：。Cu 2eCu2+Cu2+2e Cu 2Cl2Cl 2e2eClCl2 22H2H+2e+2e H H2 2 通电通电2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2本讲稿第七页，共二十八页 阳极电极反应式：。阴极电极反应式：。总反应式：。2Cl2Cl 2e2eClCl2 22H2H+2e+2e H H2 2 通电通电2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2一、电解原理的工业应用一、电解原理的工业应用1.氯碱工业氯碱工业离子交换膜的作用离子交换膜的作用?本讲稿第八页，共二十八页2 2、铜的电解精炼、铜的电解精炼粗铜含的杂质粗铜含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液 阳极：粗铜，阳极：粗铜，阴极：纯铜阴极：纯铜电解液：电解液：CuSOCuSO4 4溶液溶液(必须含有必须含有Cu2+）阳极阳极：。阴极阴极：。Cu 2eCu2+Cu2+2e Cu 本讲稿第九页，共二十八页【典例分析1】.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是 （）A粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液B电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu22eCuC粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D电解铜的纯度可达99.9599.98C本讲稿第十页，共二十八页3 3、电镀、电镀铜铜镀镀件件硫酸铜溶液硫酸铜溶液阳极：阳极：CuCu2e2e=Cu=Cu2+2+阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e=Cu =Cu 阴阴极极 镀件镀件电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀层金属离子的溶液阳阳极极 镀层金属镀层金属本讲稿第十一页，共二十八页【典例分析典例分析2】在铁制品上镀一层银，以下方案设在铁制品上镀一层银，以下方案设 计正确的是计正确的是()A银作阳极，镀件作阴极，溶液中含有银离子银作阳极，镀件作阴极，溶液中含有银离子 B铂作阴极，镀件为阳极，溶液中含有银离子铂作阴极，镀件为阳极，溶液中含有银离子 C铁作阳极，镀件为阴极，溶液中含有亚铁离子铁作阳极，镀件为阴极，溶液中含有亚铁离子 D银作阴极，镀件作阳极，溶液中含有银离子银作阴极，镀件作阳极，溶液中含有银离子 A阴阴极极 镀件镀件电镀液电镀液含有镀层金属离子的溶液含有镀层金属离子的溶液阳阳极极 镀层金属镀层金属本讲稿第十二页，共二十八页池型池型电镀池电镀池铜的精炼池铜的精炼池装置特征装置特征阳极阳极:镀层金属镀层金属(M)阴极：镀件阴极：镀件电镀液：含镀层金属电镀液：含镀层金属离子离子阳极阳极:粗铜粗铜阴极阴极:精铜精铜电解液电解液:CuSO4溶液溶液电极反应电极反应阳极：阳极：Mne-=Mn+阴极：阴极：Mn+ne-=M阳极：阳极：Cu2e-=Cu2+阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu阳极脱落，阴极增重阳极脱落，阴极增重本讲稿第十三页，共二十八页【检测练习】：写出下列电解反应的电极反应式写出下列电解反应的电极反应式及总反应式：及总反应式：（1）金属钠的冶炼）金属钠的冶炼 （2）金属镁的冶炼）金属镁的冶炼（3）金属铝的冶炼）金属铝的冶炼 本讲稿第十四页，共二十八页4 4、活泼金属的制备、活泼金属的制备2Al2O3 =4Al +3O2通电通电熔融熔融MgCl2 =Mg +Cl2 通电通电熔融熔融2NaCl =2Na +Cl2 通电通电熔融熔融电解法电解法热还原法热还原法K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag本讲稿第十五页，共二十八页4电冶金工业（1）金属钠的冶炼 阳极 阴极_ 总反应式：（2）金属镁的冶炼 阳极 阴极_ 总反应式：（3）金属铝的冶炼 阳极 阴极 _ 总反应式：6O212e=3O24Al3+12e=4Al2Al2O3 =4Al +3O2通电通电熔融熔融MgCl2 =Mg +Cl2 2NaCl =2Na +Cl2 通电通电通电通电熔融熔融熔融熔融2Cl2Cl 2e2eClCl2 22Cl2Cl2e2eClCl2 22Na+2e-=2NaMg2+2e-=Mg本讲稿第十六页，共二十八页二、有关电解计算本讲稿第十七页，共二十八页（1）利用电极反应计算，应用的是阴阳两极电子守恒。（2）利用电解总方程式计算，应用化学方程式计量数之比。（3）电解后溶液的pH计算，对于只电解水的溶液，就是溶液的浓缩计算；对于既电解水又电解电解质本身的计算，要求出生成的c(H+)或c(OH-)。（4）长时间的电解计算，要注意溶剂的电解问题。（5）对于混合溶液的电解计算，要注意多种离子分段电解问题。本讲稿第十八页，共二十八页【典例分析3】将含有0.4mol Cu(NO3)2和0.4mol KCl的水溶液1L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上能析出0.3mol铜，此时在另一电极上放出的气体在标准状况下的体积约为 ()A3.36L B大于5.6L C6.72L D小于5.6LD转移电子守恒转移电子守恒据方程式系数计算据方程式系数计算分段电离分段电离本讲稿第十九页，共二十八页【巩固练习】1.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，加入一定用惰性电极电解下列溶液一段时间后，加入一定量的另一物质（中括号内），溶液能量的另一物质（中括号内），溶液能与原来溶液与原来溶液完全一样的完全一样的是是()ACuCl2 CuCl2 BNaOH NaOH CNaCl HCl DCuSO4 Cu(OH)2AC本讲稿第二十页，共二十八页2.在外界提供相同电量的条件下，Cu22eCu或AgeAg在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为()A1.62gB6.48g C3.24g D12.96gB转移电子守恒转移电子守恒据方程式系数计算据方程式系数计算本讲稿第二十一页，共二十八页3.用两支惰性电极插入500mlAgNO3溶液中，通电电解当电解溶液pH从此.6.0变为3.0时，(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是()A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg B逆过程：既电解水又电解电解质本身的逆过程：既电解水又电解电解质本身的计算，要求出生成的计算，要求出生成的c(H+)或或c(OH-)。本讲稿第二十二页，共二十八页5.某溶液中含有两种溶质某溶液中含有两种溶质NaCl和和H2SO4，它们的物质的量之比为它们的物质的量之比为3:1。用石墨做电。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为可明显分为三个阶段三个阶段，下列叙述不正确的，下列叙述不正确的是是 A阴极自始至终只有阴极自始至终只有H2 B阳极先析出阳极先析出Cl2后析出后析出O2 C电解最后阶段为电解水电解最后阶段为电解水 D溶液溶液pH不断增大，最后为不断增大，最后为7D本讲稿第二十三页，共二十八页9.在50ml 0.2mol/L 硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水蒸发）。则：（1）若两极均为铜片，试说明电解过程中浓度将怎样变化 。（2）若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 。（3）如不考虑氢离子在阴极上放电，当电路中有0.04mol e通过时，阴极增重 g，阴极上的电极反应式是 。不变不变1.28CuCu2+2+2e+2e=Cu =Cu Zn Zn 2e2e =Zn =Zn2+2+活性电极、据方程式计算活性电极、据方程式计算本讲稿第二十四页，共二十八页【课堂小结】1.氯碱工业氯碱工业2.电解精炼铜电解精炼铜3.电镀电镀4.电冶金工业电冶金工业 （1）金属钠的冶炼）金属钠的冶炼 （2）金属镁的冶炼）金属镁的冶炼 （3）金属铝的冶炼）金属铝的冶炼 5.计算计算（1）转移电子守恒转移电子守恒 （2）据方程式系数计算据方程式系数计算 （3）分段电离计算）分段电离计算2Al2O3 =4Al +3O2通电通电熔融熔融MgCl2 =Mg +Cl2 通电通电熔融熔融2NaCl =2Na +Cl2 通电通电熔融熔融2NaCl =2Na +Cl2 通电通电熔融熔融本讲稿第二十五页，共二十八页7.用Pt做电极，电解串连电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200ml 0.3mol/L NaCl溶液和300ml 0.2mol/L AgNO3溶液，当产生0.56L（标准状况）Cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，混合液的pH为（设混合后总体积为500ml）()A14B5.6C7 D12.6C本讲稿第二十六页，共二十八页8以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行的粗铜进行电解精炼电解精炼。下列叙述正确的是。下列叙述正确的是()粗铜与直流电源负极相连粗铜与直流电源负极相连 阴极发生的反应为阴极发生的反应为Cu22e=Cu 电路中每通过电路中每通过3.011023个电子，得到的精铜个电子，得到的精铜质量为质量为16 g 杂质杂质Ag以以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳的形式沉入电解槽形成阳极泥极泥 A B C DD本讲稿第二十七页，共二十八页10.在100mlH2SO4与CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解一段时间，两极上均收集到2.24L气体（标准状况），则原溶液中Cu2+物质的量浓度为（）1mol/L本讲稿第二十八页，共二十八页