电解池4.4.3.2备用

第三节电解池(第二课时)一、教学目标：1．了解氯碱工业，电镀，冶金的原理2．掌握电解电极方程式的书写。

二、教学重点：电解原理的应用三、教学过程：分析以下装置中的电极反应及反应现象，并写出电极反应式阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：Cu－2e－===Cu2＋［设问］电解一段时间后，我们能看到什么现象呢？［现象］阴极铜电极(a电极)变粗，阳极铜电极(b电极)变细。

［追问］假若阳极铜电极中含有锌、铁、镍、银、金等杂质时，电解时又将怎样呢？电解精炼铜原理。

［讲解］由上图可以看出当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性顺序表中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：Zn－2e－===Zn2＋Fe－2e－===Fe2＋Ni－2e－===Ni2＋［讲解］但是它们的阳离子比Cu2＋难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。

而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解之后，它们是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)。

［过渡］工业上就是通过以上电解原理来精炼铜的。

［问题］1.火法冶炼得到的铜为什么要进行精炼？2.怎样用电解法精炼铜？3.精炼铜时，电解液中的Cu2＋浓度是否会发生改变？答：1.一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，就会大大降低导线的导电能力。

因此必须利用电解的方法精炼粗铜。

2.电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作电解液。

电解时，粗铜溶解，以Cu2＋的形式进入溶液，溶液中的Cu2＋在阴极得到电子而沉积，最后在阴极得到纯铜。

3.电解时，由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。

总结：1.火法冶炼铜不能满足电气工业要求。

2.铜的精炼阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(精铜) 电解液：CuSO4(含一定量H2SO4)3.电解时，电解液的浓度基本不变。

［讲解］用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以达到99.95%～99.98%。

这种铜的导电性能良好，符合电气工业的要求，因此电解铜被广泛用以制作导线和电器等。

［思考］若电解时，用粗铜做阴极，纯铜做阳极，结果又会怎样呢？答案：纯铜溶解，以Cu2＋的形式进入溶液，Cu2＋在阴极得电子变为Cu附着在粗铜表面达不到精炼铜的目的。

［问］［镀金(或银)首饰、镀铜(或锌)首饰和真的金、银首饰仅仅凭外观，大家能辨别出其中的真伪吗？］［引入］那么，是什么技术使这些物品达到了以假乱真的效果呢？那就是电镀！三、电镀［演示实验］在烧杯里放入铜氨溶液，用一铁制钥匙(预先用酸洗净)作阴极，铜片作阳极。

通电，观察铁制品表面颜色的变化。

结果，银白色的铁制品表面变成了紫红色。

［问］产生以上现象的原因是什么？答案：通电时，做为阳极的铜片失电子，以Cu2＋的形式进入溶液，而溶液中的Cu2＋在直流电作用下，向阴极移动，并在阴极得电子以铜单质的形式析出来，我们刚刚看到的紫红色，实际上就是析出来的铜。

［讲解］1.电镀就是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

［思考］比较电镀和电解精炼铜的过程，其反应原理是否相同？［回答］相同！它们都是金属阳极失电子发生氧化反应，阴极都是金属阳离子得电子发生还原反应。

电解精炼铜和电镀都是电解原理的具体应用。

［讲解］用于电镀的装置我们把它叫电镀池。

所用的电解质溶液叫电镀液。

［设问］电镀时，我们对电镀液和浸入电镀液的电极有无什么特殊的要求呢？请大家结合电解原理进行讨论、分析。

阴极：待镀金属制品。

阳极：镀层金属。

电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。

2.电镀的目的。

电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。

例如：自行车的把手及车圈，镀上一层铬后，既美观又耐蚀，铁制水龙头镀上耐蚀镀层后，可延长其使用寿命。

在铁、铝等的表面镀上金、银，不但物美价廉，而且可以节省资源。

［讲解］镀铜是一种应用最广的电镀方法。

其除了可直接用作金属制品的表层外，通常则主要用于电镀其他金属前的预镀层。

例如，在钢铁表面电镀其他金属时，往往要预先镀上一薄层铜，然后再镀所需镀的金属，这样可以使镀层更加牢固和光亮。

［问］能否把这一铁制水龙头变成电镀水龙头？若能，怎样操作？［答］能。

用铁制水龙头做阴极，用镀层金属做阳极，用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液，通入直流电即可。

［反问］真的就这么简单吗？［讲解］从原理上讲，上述结论是正确的。

但实际操作却要复杂得多。

为了使镀层致密、坚固和光亮，生产中还要采取很多措施。

例如，在电镀前要对镀件进行抛光、除油、酸洗、水洗等预处理，并且还常在电镀液中加入一些盐类，以增加溶液的导电性，促进阳极的溶解，还要在电镀液中加入一些添加剂；在电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压和使电解液的pH在一定范围之内。

［过渡］我们看待任何事物都应持一分为二的观点。

关于电镀，也不例外资料一：铬是银白色的金属，难熔(熔点1800℃)，比重为7.1，和铁差不多。

铬是最硬的金属。

通常的铬都很脆，因为其中含有氢或微量的氧化物。

极纯的铬不脆，富有展性。

铬的化学性质很稳定，在常温下，放在空气中或浸在水里，不会生锈。

手表的外壳常是银闪闪的。

一些眼镜的金属架子，表带、汽车灯、自行车车把与钢圈、铁栏杆、照像机架子等，也都常镀一层铬，不仅美观，而且防锈。

所镀的铬层越薄，越是会紧贴在金属的表面，不易脱掉。

在一些炮筒、枪管内壁，所镀的铬层仅有0.005毫米厚，但是，发射了千百发炮弹、子弹以后，铬层依然还在。

资料二：铬是一种银白色、有光泽、坚硬而耐腐蚀的金属。

铬化合物以二价(如氧化亚铬CrO)、三价(如三氧化二铬Cr2O3)、六价(如铬酸酐CrO3、铬酸钾K2CrO4、重铬酸钾K2Cr2O7等)的形式存在。

在天然水源中一般不含铬，如发现铬的化合物，则系由工业废水所污染。

在含铬废水中铬以六价和三价两种形式存在。

六价铬主要来源于机械、航空、仪表、电气和医疗器械制造工业的镀铬，其次生产铬酸盐和三氧化二铬的工厂也排出含六价铬的废水。

三价铬主要来源于皮革厂的铬鞣车间、染料厂的印花车间、制药厂的对硝基苯甲酸车间和香料厂等。

在铬的化合物中，六价铬的毒性最强，三价铬次之，二价铬和铬本身的毒性很小或无毒。

由于铬具有强氧化作用，所以中毒症状常以局部损害为主。

经呼吸道侵入人体者，首先侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎、喉炎、支气管炎等。

长期作用，进而可引起肺部病变，如肺硬化、肺气肿、支气管扩张等。

资料三：含镉、汞废水是世界上危害较大的工业废水之一。

化学工业、冶炼、电镀等生产部门是含镉、汞废水的重要来源。

镉进入人体后，造成积累性中毒，它首先引起肾脏损害，使肾小管再吸收不全，过多的钙长期从尿中损失得不到补充，就从骨骼中夺取钙，导致骨质疏松和骨骼软化，患者有无法忍受的骨痛感，故名“骨痛病”。

汞进入人体后，也会逐渐积累起来。

水俣(音ｙǔ)病的特征是以脑损害为主要特征。

因水俣病最早发现于日本九州一小镇——小俣而得名。

病因是甲基汞中毒。

汞中毒的病象：口腔炎、齿龈炎、神经过敏、头痛、发抖、腹泻、作呕和贫血等。

资料四：在电镀、煤气、焦化、冶金、金属加工、制革、化纤、塑料、农药等工业部门的生产中，使用或生产大量的氰类化合物，因此常有许多含氰的废水排出。

氢氰酸(HCN)、氰化物都是剧毒物质，人体如吸入、口服或经皮肤浸入含氰的水、蒸气与粉尘，均能引起中毒。

急性中毒时，轻者有粘膜刺激症状、唇舌麻木、头痛、眩晕、下肢无力、胸部压迫感、恶心、呕吐、心悸、血压上升、气喘、瞳孔散大等；重者呼吸不规则，意识逐渐昏迷痉挛，大小便失禁，血压下降等，以致死亡。

［讲解］由以上资料可以看出。

在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属等。

这些有毒物质如随废水流入自然水域，会严重污染水体。

氰化物会毒死水中生物，而重金属会被贝类等吸收，最终危害人类健康。

因此，绝不允许将电镀废水直接排入自然水域，必须经过处理，回收其中的有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到符合工业废水排放标准。

减小电镀污染的另一重要途径是改进电镀工艺，尽量使用污染少的原料，如改变电镀液成分，采用无氰电镀工艺等。

［小结］本节课我们主要学习了电解原理在具体实践中的应用——精炼铜和电镀。

同时了解了电镀废水对人类的危害。

3．电解饱和食盐水——氯碱工业问：1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么？2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系？3、从Cl- Cl2一定需要加氧化剂吗？4、阴极产物和阳极产物能接触吗？5、饱和食盐水为何需要精制？如何精制？精制：步骤一、1）先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加入过量的Na2CO3 2）过滤3）加盐酸调节pH为7步骤二、送入阳离子交换塔除去Ca2+、Mg2+等。

4．电冶金电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)＝（电解）2Na+Cl2适用范围：活泼金属K~Al。