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1、电解池化学之美 电解是将电能转化为化学能的一种重要方法金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法得以实现。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。课堂探究 实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象： 阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝（Cl2)阴极：碳棒上有一层红色的铜析出判断电极产物并书写电极反应: 阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2 阴极：C
2、u2+2e- = Cu 实验：惰性电极电解CuSO4溶液现象：阳极：有无色气泡产生，产生气体可使带火星木条复燃阴极：碳棒上有一层红色的铜析出判断电极产物并书写电极反应:阳极: 4OH- -4e- = 2H2O + O2 阴极：2Cu2+ 4e- =2 Cu 实验：惰性电极电解Na2SO4溶液现象：阳极：有无色气泡产生，产生气体可使带火星木条复燃阴极：有无色气泡产生，气体可燃烧，发出淡蓝色火焰判断电极产物并书写电极反应:阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 阴极: 4H + 4e- = 2H2 实验：惰性电极电解NaCl溶液现象： 阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试
3、纸变蓝（Cl2)阴极：有无色气泡产生，气体可燃烧，发出淡蓝色火焰判断电极产物并书写电极反应:阳极: 2Cl- - 2e- = Cl2 阴极: 4H + 4e- = 2H2 总结：电解规律阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+ 粗铜精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+阴极（纯铜）： Cu2
4、+ + 2e- = Cu比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略小）。 电镀电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质实质：阳极参加反应的电解阳极：Cu 2e- = Cu2+阴极：Cu2+ + 2e- = Cu基础演练【例1】 下列有关电解原理的说法不正确的是（ ）A电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极B电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极C对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯
5、一可行的工业方法D电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极【例2】 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，属于还原反应的是 （ ）A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应【例3】 用惰性电极在一定温度下电解某Na2SO4饱和溶液200 g。当两极共产生标准状况下67.2L气体时，从溶液中析出64.4g Na2SO410H2O 晶体。则剩余溶液的溶质质量分数约是 ( ) A64.7 B47.5C 32.2 D28.3【例4】 在25时，将两个铜电极插入一定质量的硫酸钾饱和溶液
6、中进行电解。通电一段时间后，阴极上逸出a mol气体，同时有W g 无水硫酸钾晶体析出。在温度不变条件下，下列说法不正确的是A电解过程中共消耗2amol水B剩余溶液中有大量蓝色沉淀产生C剩余溶液中溶质的质量分数为 W / (W+18a) 100D剩余溶液中溶质的质量分数为 W / (W+36a) 100【例5】 某溶液中含有两种溶质AlCl3和H2SO4，它们的物质的量之比为2:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可分为若干个阶段，下列叙述不正确的是( )A阴极自始至终只有H2B阳极先析出Cl2后析出O2C电解最后阶段为电解水D溶液中先有白色沉淀生成后沉淀全部溶解知识导图原电池与电
7、解池的比较装置类别原电池电解池原理（能量转化）使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流。把 能转化为 能的装置叫原电池使电流通过电解质溶液在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。把 能转化为 能的装置叫电解池举例（图）形成条件电极名称反应类型电极反应装置特征 异 同是否自发进行电子流向溶液中离子的移动课后练习练习1. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是 ( )A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI淀粉试液，溶液呈蓝色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液仍无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，加入适量盐酸充分搅拌后溶液可恢复原状况练
8、习2. 下图是电解精炼铜装置，其中c、d为铜电极。则下列有关的判断不正确的是Ac为粗铜板、d为纯铜板B 电解过程中，SO42-浓度几乎不变C电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 D 电解过程中，c电极板附近沉积不溶物，d电极板质量增加练习3. 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是 ACuCl2CuCl2溶液BAgNO3Ag2O CNaClHCl溶液DCuSO4Cu(OH)2 练习4. PHa的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pHa，则该电解质可能是ANaOH BH2SO4 CAgNO3 DNa
9、2SO4练习5. 在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2+2eCu或Ag+e-Ag在电极上放电，若析出银的质量为3.24g，则析出铜的质量为A6.48g B 1.92g C 1.28g D0.96g【答案】D化学视野水井中的恶魔废干电池的污染放暑假了在东京国立大学念一年级的龟太郎终于回到了自己的家乡日本的一个小村庄.他刚跨进村子,人们就高兴地跟他打招呼:太郎,欢迎你回家.龟太郎也笑着向他们致意.当他走到村头的那口井时,看见妈妈正在吃力地担水,他赶紧走过去接过妈妈的水桶,母子俩说说笑笑地朝家里走去.这天晚上,龟太郎的妈妈做了好多菜给心爱的儿子洗尘,爸爸还喝了点儿酒.一家人谈到很晚
10、,都没有睡意,爸爸一个劲地笑.妈妈催他该上床了,龟太郎便把爸爸搀到床上,爸爸还在笑,今天他似乎特别高兴.龟太郎回头去叫妈妈,却见她伏在桌上.龟太郎走近妈妈,用手扶她的胳膊,妈妈抬起头来,脸上满是泪水.妈您怎么了龟太郎一惊.不问还好,一问却引出了她的嚎啕大哭,一把鼻涕一把泪,似乎伤心极了.龟太郎知道问不出结果,就把她背到床上.无论龟太郎如何劝解,如何询问,父母始终是一个哭一个笑,使龟太郎不知所措.他只好陪伴他们左右,一夜未眠.第二天爸爸已经笑得精疲力尽,妈妈已经哭哑了嗓子,总算安静下来,睡着了.趁这会儿工夫龟太郎到古井边淘米.井台上围满了人,大家都在惊恐地谈论着最近发生的怪事.原来,不光龟太郎的
11、父母在昨夜表现失常,村子里近几个月来已有十几个人得了类似的神经病,这是什么原因呢村子有恶魔了村民们个个心惊胆颤,不敢出门半步,不久又有两位患者死了.龟太郎很担心父母的健康,但他不迷信.于是,他给东京的一位神经病科专家写了封信,这位专家闻讯立即带了工作组赶到村里.经过调查发现,水井旁有不少被村民仍掉的干电池,这些废电池在水里常年浸泡下已开始腐烂.正是这些腐烂了的电池使井水中含有了大量的有毒物质,村民们喝了井水,就导致了事故的发生.随着各种电器步入千家万户,干电池的使用量日益增大,由于废旧干电池的回收被忽视,人们养成了用后就扔的习惯.然而,我国仅各种规格普通锌锰干电池年产量已超过40亿只.上述发生
12、在日本的故事我们应该引以为戒.用后抛弃的废电池对环境的污染应引起人们的高度重视.在普通锌锰电池和碱性锌锰电池中,是采用汞盐作改善电池贮存性能缓冲剂的,碱性锌锰电池汞含量高出普通锌锰电池几倍.还有锌汞电池,直接用汞作正极材料,含汞量极高,会造成汞污染.由于大多数电池都含重金属,尤其以普通锌锰电池含量最大.使用后的出水,冒浆废电池内部可溶性重金属盐的含量更增,因而会产生重金属及其盐类的普遍污染.许多种电池采用氢氧化钾和氢氧化钠等强碱作为电解质,而且大多数电解质均不参加反应而存在于废电池内一旦外壳破损,就会引起强碱性物质对环境的污染.此外,新型锂电池,采用碱金属作为负极材材料,而废电池中还有部分未反
13、应,遇水即反应变为强碱;此外,锂电池采用非水有机溶剂,无机或有机电解质及亚硫酰氯等正极材料,这些物质氧化性强,具有强腐蚀性,会造成腐蚀性有机污染.污染严重时可使人脱发,掉牙甚至窒息,废干电池一旦腐烂,其有毒物质溶于水源,则会对动植物的生命产生极大危害.可见,废旧干电池污染是综合污染,特别是多种重金属经食物链或饮水引发人体多种疾病,诸如:汞可引起脑,肝和肾等组织的慢性中毒;铅可引起铅性神经痛和损害男性生殖腺;钼可引起钼痛风;氟可引起斑釉齿和氟骨症;铜可引起贫血,溶血性黄疸和肝病;砷可引起黑脚病或皮肤原位癌.目前,我国一些地方建立熔炼厂,专门从事废旧干电池中铜,锌等资源的回收及污染物的处理,这样既能减轻废旧干电池污染,又能回收利用资源.
