
1.能夠?qū)β葔A工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理進(jìn)行分析;2.認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)換;3.加深對間接原理的理解和應(yīng)用
用 的方法來制取 ,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè),稱為氯堿工業(yè)。
知識(shí)點(diǎn)一 · 電解飽和食鹽水的原理分析
2Cl--2e-===Cl2↑
2H2O+2e-==H2↑+2OH-
屬于電解水和電解質(zhì)類型的電解池
知識(shí)點(diǎn)一·電解飽和食鹽水
1.當(dāng)電解過程中被電解的是水和電解質(zhì)時(shí),電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的是H+或OH-放電,但在書寫總反應(yīng)式時(shí)要將反應(yīng)物中的H+或OH-均換成水,如電解飽和食鹽水。
1.電解池中陰極、陽極的酸堿性如何變化?
陰極堿性增強(qiáng),陽極酸性增強(qiáng)
2.工業(yè)電解飽和食鹽水存在什么隱患?
(2)生成物H2和Cl2混合,混合后遇火或遇強(qiáng)光爆炸。
(1)Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純。反應(yīng)方程式: .
Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O
解決方法:使用離子交換膜
離子交換膜由高分子特殊材料制成,分三類:(1)陽離子交換膜,簡稱陽膜,只允許陽離子通過,不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜,簡稱陰膜,只允許陰離子通過,不允許陽離子通過。(3)質(zhì)子交換膜,只允許H+通過,不允許其他陽離子和陰離子通過。
知識(shí)點(diǎn)一· 電解飽和食鹽水
(1)能將兩極區(qū)隔離,阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸,防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性的通過離子,起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。
如果得到產(chǎn)物NaOH,陰極側(cè)生成OH-,還需要Na+移向陰極,而我們要避免OH-移向陽極與產(chǎn)物Cl2反應(yīng),所以應(yīng)選擇陽離子交換膜。
H2O(含少量NaOH)
電解飽和食鹽水的原理示意圖
電解幫助人類創(chuàng)造出更多自然界不存在的新物質(zhì),成為化學(xué)重要分支——電化學(xué)或能源化學(xué)的基礎(chǔ),因此也形成了電解工業(yè)。 電解的本質(zhì)是使電流通過電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)的電解質(zhì),而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。 電解除廣泛應(yīng)用于金屬礦物冶煉、金屬精煉外,還促進(jìn)了電鍍、污水處理等領(lǐng)域的技術(shù)革命,為新的制造業(yè)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。
對于像鈉、鎂、鋁這樣非?;顫姷慕饘?,采用一般的還原劑很難將它們從其化合物中還原出來,工業(yè)上常用電解法冶煉。
知識(shí)點(diǎn)二 · 電解法冶煉活潑金屬
AlCl3是共價(jià)化合物,不是電解質(zhì),不能電解。Al2O3是離子化合物;熔點(diǎn)2050℃,冰晶石在鋁電解中作為助溶劑,降低氧化鋁的熔點(diǎn)。
陽極--粗銅陰極--純銅電解液-- CuSO4溶液
1.粗銅中含有的雜質(zhì):
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
知識(shí)點(diǎn)三 · 電解法精煉銅
粗銅的雜質(zhì)中比銅活潑的金屬(Zn、Fe、Ni)只溶解,不析出;比銅不活潑的金屬(Au、Ag)不溶解,以金屬單質(zhì)形式沉淀。
Cu–2e- == Cu2+
Fe–2e- == Fe2+
Zn-2e-== Zn2+
陰極:放電順序:Cu2+ > H+ > Fe2+
Cu2++2e-===Cu
2.鐵作電解池的陽極時(shí),鐵并不是失去 3個(gè) 電子生成Fe3+,而是失去2個(gè)電子生成Fe2+;在陰極Fe3+得電子生成Fe2+,而不是鐵單質(zhì)。
4.電解精煉過程中的“兩不等”:
①電解質(zhì)溶液濃度在電鍍前后不相等;
②陰極增加的質(zhì)量和陽極減少的質(zhì)量不相等。
電解后銅離子濃度減小,鐵離子等濃度增加。
陰極得到精銅,由于陽極泥的存在,陽極減少的質(zhì)量比應(yīng)急增加的質(zhì)量大。
應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的過程。
增強(qiáng)金屬抗腐蝕能力,增加美觀和硬度。
1.鐵制品應(yīng)該在哪一極?2.電解質(zhì)溶液中應(yīng)該含有什么離子?3.另一極應(yīng)該用什么材料做電極?
Cu2++2e-=Cu
Cu-2e-=Cu2+
電解一段時(shí)間后溶液中硫酸銅濃度怎樣變化?
③電解液-含鍍層金屬陽離子的鹽溶液
一多——陰極上有鍍層金屬沉積 一少——陽極上有鍍層金屬溶解 一不變——電解質(zhì)溶液的濃度不變
3.若在鐵片上鍍鋅,以下敘述錯(cuò)誤的是( )《導(dǎo)與練》P31A.把鐵片與電源的正極相連B.電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽C.鋅極發(fā)生還原反應(yīng)D.鐵極的電極反應(yīng)式為Zn2+ +2e-==Zn
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。
①鍍層金屬接電源正極,待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子
陽極:鍍層金屬;陰極:鍍件
應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。
①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子
陽極:不純金屬;陰極:純金屬
電解精煉池、電鍍池的比較
4.粗銅精煉時(shí),陰極增重與陽極減重不相等;電鍍時(shí)兩極質(zhì)量變化相等。
電解原理及應(yīng)用中常見誤區(qū)
3.水溶液中,在金屬活動(dòng)性順序表中排在氫前面的金屬,其陽離子不一定不能放電,如:在鍍件上鍍鋅,電解質(zhì)溶液應(yīng)是含Zn2+的濃溶液,在陰極Zn2+得電子生成Zn,而不是H+放電。
5.電解時(shí)的氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物能與電解質(zhì)溶液中的微粒發(fā)生反應(yīng)時(shí),應(yīng)將該微粒寫入電極反應(yīng)式中。
知識(shí)點(diǎn)五 · 有關(guān)電解的計(jì)算
1.如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑,在A池中加入0.05 ml·L-1的氯化銅溶液,B池中加入0.1 ml·L-1的硝酸銀溶液,進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是( ) A.2∶2∶4∶1B.1∶1∶2∶1C.2∶1∶1∶1D.2∶1∶2∶1
2.在100 mL硫酸和硫酸銅的混合液中,用石墨作電極進(jìn)行電解,兩極上均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則原混合液中,Cu2+的物質(zhì)的量濃度為( )A.1 ml·L-1B.2 ml·L-1C.3 ml·L-1D.4 ml·L-1
(1)電源中X極是 (填“正”或“負(fù)”)極。(2)通電5 min時(shí),B中共收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,溶液體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì)),則通電前 c(CuSO4)= 。(3)若A中KCl溶液的體積也是200 mL,則電解后溶液的c(OH-)= 。
3.如圖所示,若電解5 min時(shí),測得銅電極的質(zhì)量增加2.16 g。試回答:
0.025 ml·L-1
1.《課時(shí)作業(yè)》第157~159頁2.預(yù)習(xí)金屬的腐蝕與防護(hù)
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