1.2电解与电镀（课件）-中职《化学（加工制造类）》同步教学（山东科学技术出版社）

专题1 电化学基础与金属防护 目录 第1节 原电池 1 第2节 电解与电镀 2 第3节 金属的腐蚀与防护 3 第2节 电解与电镀 学习目标 1.了解电解池的工作原理，认识电解在金属冶炼 和氯碱工业上的应用。 2.了解电镀的工作原理，认识电镀在生产、生活 中的应用，了解电镀废水对环境的影响。 观察实验 一、电解的原理 电解饱和食盐水 在图1-9所示装置中，铁和石墨作为电极材料，U形管中装有饱和食盐水，其中滴入了几滴酚酞溶液，接通直流电源后，注意观察电极表面的现象。 水通入直流电时可以生成氢气和氧气，食盐水通入直流电时是否仍然生成氢气和氧气呢？ 在饱和食盐水中，氯化钠和水都能发生电离，溶液中存在Na+、Cl、H+和OH－四种离子。通电后，Cl－和OH－移向阳极（与电源正极连接的极）；此反应条件下Cl-比OH-容易失去电子，在阳极上发生氧化反应，生成氯气。 总反应为 电解饱和食盐水生产烧碱、氢气和氯气的工业叫作氯碱工业。电解就是使直流电通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极和阴极引起氧化还原反应的过程。 信息之窗 离子交换膜法一一氯碱工业的重要技术 电解饱和食盐水时，不断消耗H＋，导致水的电离平衡向生成H＋和OH－的方向移动。阴极区H＋最终生成氢气逸出，导致阴极区附近OH－大量聚集，增大了OH－向阳极移动的速率，如果不加以阻止，则NaOH难以在阴极区富集。目前工业上使用只允许Na＋通过的阳离子交换膜将两极区域隔开，这样就可以在阴极区得到浓度相对较大的NaOH溶液。 二、电镀 利用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的工艺叫作电镀。电镀的主要目的是提高金属的抗腐蚀能力，同时也可以增加美观度和表面硬度等。例如，生活中铁制品易生锈，为达到保护铁制品的目的，通常在铁制品表面镀上一些金属，如锌、锡、铬、镍等。 实验探究 在铁钉表面镀铜 实验用品：铁钉，铜片，石墨棒，CuSO4溶液，FeSO4溶液，烧杯，导线，电源。 实验方案：小组讨论，确定实验装置的电极材料和电镀液，画出实验装置图。组装实验装置进行实验，观察并记录实验现象。 电镀是电解原理的重要应用，所以电镀装置与电解装置相同。组装电镀装置时，需要根据电镀的目的选择合适的电极材料和电镀液。为在铁钉上镀上一层铜，铁钉作为待镀的金属制品（镀件），在实验过程中不参与反应，作为阴极材料与电源极相连。铜作为镀层金属，是阴极材料上的电极反应物，所以溶液中必须含有Cu2+。 如图1-11所示，铜片作为阳极材料，铁钉作为阴极材料，CuSO4溶液作为电镀液。电镀过程中，电镀液中的SO42-、H＋和OH-等一般不参加电极反应。两电极上的主要电极反应分别为： 电解精炼铜时，粗铜作为阳极材料，精铜作为阴极材料，CuSO4溶液作为电解质溶液（图1-12）。 电镀和电解精炼都会带来污染。其废水中含有剧毒物质，如氰化物、重金属等。氰根离子有剧毒，会对电镀工人的健康造成伤害。这些废水若直接排入自然水域，会严重污染水体，氰化物会毒死水中生物，重金属通过食物链最终会危害人体健康。 科学史话 电解与元素的发现 1799年，意大利科学家伏打（A.Volta）发明了世界上最早的电池——伏打电池。自此之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，他们想知道电是否能带来其他奇特的现象。1800年，英国的尼科尔逊（W.Nicholson)和卡里斯尔（A.Carlisle）采用伏打电池电解水获得成功，使人们认识到可以将电用于化学研究。1807年，英国化学家戴维将铂电极插入熔融氢氧化钾中，接通直流电源后，发现在阴极附近产生一种银白色金属，接触空气后燃烧产生紫色火焰，从而发现钾元素的存在。随后，他仅用了一年左右的时间就相继制取了钠、镁、锶、钡、钙、硼等金属单质。此后，其他科学家又通过电解质实验相继发现其他元素的存在，逐渐丰富了人类对元素的认识。 $$