范文一:铜的电解精炼
铜的电解精炼
火法精炼产出的精铜品位一般为99.2% ,99.7%,另外还含有
0.3% ,0.8%的杂质。电解精炼的目的就是进一步脱除火法精炼难以
除去的、对铜的导电性能和机械性能有损害的杂质,将铜的品位提高
到99.95%以上,并且回收火法精炼铜中的有价元素,特别是贵,金
属、铂族金属和稀散金属。
铜的电解精炼是将火法精炼铜铸成阳极板,以电解产出的薄铜片(始极片)作为阴极,二者相间地装入盛有电解液(硫酸铜与硫酸的水溶液)的电解槽中,在直流电的作用下,阳极铜进行电化学溶解,阴极上进行纯铜的沉积。由于化学性质的差异,贵金属和部分杂质进人阳极泥,大部分杂质则以离子形态保留在电解液中,从而实现了铜与杂质的分离。
铜电解所处理的阳极成分(,)一般为:Cu 99.2,99.7,Ni 0.
09,0.15,As 0. 02,0.05,Sb 0. 018,0.3,Ag 0. 058,0.1,
Au 0. 003,0.007,Bi 0. 0026,Se 0. 017,0.025。
产品一号铜的成分要求(,):Cu,Ag不小于99.95;Bi和P
不大于0.001;As、Sb、Sn、Ni不大于0.002;Pb和Zn不大于0.003;
硫不大于0.004。
1
铜电解精炼的原理如下:
2+Θ2, 阳极反应:Cu,2e ==Cu E,0. 34V Cu/Cu
2+Θ2, Me,2e ==Me E,0. 34V Me/Me
,Θ HO,2e==2H,1/2O E,1.229V 22H2O/O2
Θ2― SO―2e ==SO,1/2OE,2.42V 432 SO42,/O2
式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属,它
2,们从阳极上溶解进入溶液。HO和SO失去电子的反应由于其电位比24
铜正,故在正常情况下不会发生。贵金属的电位更正,不溶解,而进入阳极泥。
2,Θ2, 阴极反应:Cu,2e ==Cu E,0. 34V Cu/Cu
,Θ 2H,2e==H E,0. 0V 2H,/H2
2,Θ Me,2e ==Me E,0. 34V SO42,/O2
在这些反应中,具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能
2
在阴极上被还原,但它们在阳极不溶解,因此只有铜离子还原是阴极的主要反应。
铜电解精炼的一般流程如图1所示。
铜电解槽的安装实例如图2所示。
3
图1 铜电解精炼一般工艺流程图
图2 铜电解槽安装实例图
1―进液管;2―阳极;3―阴极;4―出液管;5―放液管;6―放阳极泥管
4
国内部分冶炼厂铜电解精炼技术操作条件见表1。
经过电解精炼后的阴极铜质量要求见表2。
表1 商品电解槽技术操作条件实例
名 称 上海鑫冶 白银一治 云铜股份 贵溪冶炼厂 株洲冶炼厂
电解液组成
40,45 42 38,46 ,1Cu/g?L 45,55 35,45
150,70 188 180,200 ,1HSO/ g?L 165,185 160,190 24
小于15 4.5 小于15 ,1Ni/ g?L 小于10 小于10
小于15 2.9 小于20 ,1As/ g?L 小于10 小于1.5
小于0.5 0.58 小于7 ,1Sb/ g?L 小于0.5 小于0.3
小于4 1.88 小于2 ,1Fe/ g?L 小于1 小于3
小于0.3 1.03 小于1 ,1Bi/ g?L 小于0.5 小于0.2
0.06 0.05,0.065 ,1Cl/ g?L 小于0.075
250 240 224,265 ,2电流密度/A?m 322,330 190,230
66,68(高位槽) 大于60 60,65 电解液温度/? 62,67 58,62
105 85 同极距/mm 75 100
85 30 25,30 每槽循环速度30,40 20,25
,1/L?min
25,35 槽中央底部进上进下出 循环方式 上进下出 上进下出
液上部出液
上进下出 24 12,15 阳极寿命/d 12,14 24
18 12 4,5 阴极周期/d 4 4,6
6 添加剂用量
100 40,70 ,1骨 剂/g?t 小于80 30,60
100 30,40 20,25 ,1硫 脲/g?t 小于40 45,50
34 20,30 10,20 ,1干酪素//g?t 小于40
10 50,70mg/L 0,1200 ,1盐酸/mL?t 小于300 400,600
150
5
表2 高纯阴极铜的化学成分(GB/T1385,92)
元素组总含元素组总含
元素组 元 素 含 量/% 元素组 元 素 含 量/%
量/% 量/% Se ?0.00020
4 S ?0.0015 ?0.0015
1 Te ?0.00020 0.00030
Sn ?0.0010 ?0.0020 Bi ?0.00020
Ni Cr Fe Mn 5 Si
Sb ?0.0004 Zn 2 0.0015
Cd Co As ?0.005 P
6 Ag ?0.0025 ?0.0025
杂质总
3 Pb ?0.0005 ?0.0005 ?0.0065
含量
6
国外铜电解的技术经济指标见表3。
表3 国外铜电解主要技术经济指标实例
南方线
阿马 沃尔
东予材 玉舒 韦尔 北德汤斯 小名 项 目 利略索尔
厂 公司厂 瓦厂 厂 维厂 滨厂
厂 厂
(美)
电解方式
残极率/% 常规 RRC 常规 PRC PRC ISA ISA 常规 常规 电流效率/% 15 16 15 15 20 16 18 25.3 14 槽电压/mV 98 93 98 96.5 95 98 95 96 90 直流电耗280 400 260 350 400 330 320 500
,1/kW?h?t 295 360 250 380 400 300 290 253 500 蒸汽消耗80 154 750 420
,1/kg?t
20世纪70年代以来,铜电解精炼技术进展很大。除周期反向电流(PRC)电解,永久性不锈钢阴极,ISA法和KIDD法等新工艺外,在出装槽自动化、检侧和大功率可控硅整流设备方面都有相当的进步,使过程向大型化、高效率和低消耗方面发展。
永久性不锈钢阴极技术在铜电精炼过程中的应用,不再用种板槽生产始极片而全部用来生产阴极铜,以及避免了由于各种原因造成始
7
极片变形引起极间短路的可能,使得极间距可以进一步减小,从而提高了电流密度和电解槽的利用率;永久性不锈钢阴极的应用也为进一步提高出装槽的自动化程度创造了条件。KIDD工艺是对ISA法的继承与发展,与ISA相比KIDD的最大不同点在于阴极底部不涂蜡,消除了涂蜡的不良影响,减少运行成本,不会使表面粘附阳极泥和长粒子,不会在阴极上形成薄膜。永久阴极铜电解技术的工业应用至今已有20余年历史,到1998年,使用永久阴极铜电解技术生产的精铜产量已占世界总产量的40%以上。
在铜电解过程中,电解液中铜和杂质含量逐渐增加,添加剂含量不断积累,而硫酸的含量则逐渐减少,从而使电解液成分偏离所需的条件控制范围。所以必须定时定量地抽取电解液进行净化处理,并用等量的新液替换,调整电解液组成;同时也回收有价金属杂质。常规净化方法有:(1)加铜中和或直接浓缩法生产硫酸铜;(2)电解沉积法;(3)中和、浓缩生产硫酸铜,电解法除As、 Sb,冷冻结晶生产硫酸镍;(4)高酸结晶法生产硫酸铜,电解除As、Sb、Bi,电热蒸发生产粗硫酸镍。一般需大量生产硫酸铜时用(1)、(2)和(3);不需大量生产时,可用(4),小厂以(2)法为宜。新的净化方法有:(1)渗析法(阴离子交换膜);(2)萃取法;(3)共沉淀法:(4)氧化法除As、Sb、Bi。
8
铜电解液净化流程如图3所示。
图3 铜电解液净化流程
9
范文二:铜的电解精炼
铜的电解精炼
铜的电解精炼,是将火法精炼的铜浇铸成阳极板,(现在普遍的工艺)用永久性不锈钢阴极作为阴极片,相间的放入电解槽中,用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液,在直流电的作用下,阳极上的铜会失去两个电子生成-2价铜离子,而贵金属和某些金属不溶,成为阳极泥沉淀于电解槽低。溶液中的-2价铜离子会在阴极上优先析出,而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出,留在电解液中,待电解液定期净化时除去。这样,得到的铜纯度很高,称电铜。
简单说一下电解精炼的工艺:电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器,加热至65℃左右以稳定的流量供到各个电解槽。电解槽供液采用底部给液(也有的采用侧面给液)、两端溢流出液的方式,槽两端溢流出的电解液汇总后返回循环槽。为保证电解液的洁净度,配备了专用的LAROX净化过滤机,循环系统每天抽取电解液循环量的约25%进行净化过滤。根据电解液中杂质的情况,每天抽取部分电解液进行脱铜、脱杂处理,保证电解液中铜、酸及杂质浓度不超过极限值。为保证电解液成分,调节阴极铜的物理性能,需在电解液中加入硫酸、添加剂。现在普遍采用的是永久性不锈钢阴极电解技术。它的主要优点:1、高电流密度 2、极间距小 3、残极率低 4、阴极周期短 5、蒸汽耗量低、 6、机械化程度高,适用于大规模生产。
1、电解液
铜离子从阳极转移到阴极的载体。如果说阳极、阴极是铜电解过程的两个支柱,电解液则是铜电解过程中铜离子迁移的载体。组成:CUSO4、H2SO4、H2O、添加剂(盐酸、有机化合物)。
1) H2SO4一般波动于100—220g/L,电流密度在300A/m2、电解液温度在60~65℃时要把H2SO4控制在180g/L。
电解液的物理性质——影响比电导的因素:H2SO4>电解液温度>杂质>CU2+
酸度越大,电解液的导电性越好。但是H2SO4不能无限地升高,硫酸升高时,硫酸铜的溶解度会降低,甚至析出沉淀(CUSO4·5H2O)。
2) 电解液中CU2+的稳定性很重要。CU2+浓度不得小于35g/L,否则杂质AS、Sb、Bi可
能在阴极析出,CU2+浓度升高时,电阻、槽电压、电能消耗都会升高,严重时会有
硫酸铜析出。要控制CU2+在45—48g/l范围内。CU2+大幅度波动会使阴极铜质量失
控,泵、管道堵塞或损坏,甚至电解槽漏液等事故,因此,在电解车间建设中脱铜
工序是不可少的。
CU2+与电流密度的关系:电流密度升高,阴极的主反应会加快,阴极附近的
CU2+浓度下降,若不采取措施就会造成电解液中CU2+贫化,因此电流密度提高时,相应的要提高CU2+的浓度。
电流密度与电解液中浓度控制参数 电流密度(A/m2) 200
37~45 200~250 40~45 250~300 45~50 >300 45~60 CU2+(g/l)
3 ) 添加剂:加入电解液中能有效调节阴极铜的物理性质的物质。从而控制阴极铜光泽度、平滑度、硬度和韧性。
骨胶、硫脲、盐酸我们现在普遍使用的添加剂。
骨胶是一种动物胶,由动物骨、皮熬制成的生胶质。对温度的变化最敏感,温度越高失效也越快。 目前,对胶的作用机理有两种不同的观点。1.在铜电解液中加入胶时,除了减少放电步骤的可逆行,胶体阳离子还吸附在晶面及晶面的生长点上,增加极化,减慢晶体继续成长的速度, 此外,由于它的表面吸附作用能降低表面能,可以降低微晶的形成,有利于行晶核的形成,因而得到平整、致密、结晶极为细小的阴极铜。2.胶在电解液中于铜离子形成吸附络合物,胶粒吸附带电的CU2+而形成载胶体,受到静电的引力而趋向阴极。促使极化作用的增强是因为络合阳离子在阴极上析出。由于胶的加入,对晶核生长速度有抑制,相应的晶核生成速度就有所增加,便于得到光滑。细密的结晶。胶与CU2+还会形成载胶体,对阴极上的凸瘤部分有钝化作用,使其逐渐长平。
胶过量,铜表面形成堆砌六面体闪金星结晶,比较粗糙,表面电铜离子硬而韧,疙瘩不易脱落。胶不足,电铜较软,小疙瘩明显失去抑制,敲打薄阴极时发出“扑扑”的空声,阴极表面 比较粗糙。电解液中胶的浓度控制在40mg/L.
硫脲【(NH2)2CS】 白色结晶,易溶于水,但在纯水中比较稳定。
(NH2)2CS在纯水中比较稳定,温度在60℃-80℃时几乎不分解,浓度不随时间变化而变化。在酸中的稍有分解。在GUSO4电解液中不稳定,它会随电解液的温度和电解液中cl-的浓度增加,分解速度加快。硫脲在电解铜过程的作用实际上是它水解产物H2S的作用,生成的H2S与CU2+和CU+形成CU2S和CUS沉积在阴极表面,增加新晶核,降低阴极有效电流密度,引起阴极极化电位降低。
硫脲用量适当,阴极铜的颜色呈玫瑰红色,表面出现金属光亮、结晶致密,阴极铜密度大,表面有细的定向结晶所引起的平行条纹,敲打时发出铿锵清脆的响声。但若过量,阴极铜表面的条纹增粗,疙瘩增多,而且针状、柱状疙瘩多,表面颜色较暗,缺乏金属光
泽,但基低仍很紧密。生产过程中硫脲中的硫有52%~59%入阳极泥,5%~10%入电解铜,其余则以硫脲的水解产物形式留在溶液中。
cl-:符合添加剂的一种,以HCl形式加入,适合高杂质阳极电解。氯离子作为添加剂,可使溶液中量很少的AgCl沉淀进入阳极泥。还可能形成,吸附砷、锑、铋和它们所形成的化合物共沉淀,减少砷、锑、铋等有害杂质对阴极铜的污染。
cl-能分解胶,并与硫脲生成沉淀,所以要将其和前两者分开加入。当电流密度在300A/m2、电解液温度在60~65℃、H2SO4控制在180g/L时,氯离子的含量控制在50~80mg/l。
综合看来,添加剂的用量要根据电流密度、电解液温度、成分来决定。
添加剂的用量分析
范文三:电解原理的应用——电解精炼铜、电镀
郑州市第七十四中学分材自学稿 高二理科化学反应原理
第一章 化学反应与能量转化
1.2.3 电解原理的应用——电解精炼铜、电镀
课型:新授课 主备人:李琴 审核人:万社娟 韩守霞 学习目标:
学会运用电解的原理分析铜的电解精炼;通过学习电镀的内容,了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法,并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。
重点难点:
铜的电解精炼和电镀的原理
旧知链接:
1. 离子放电顺序:
常见阳离子放电顺序为:
常见阴离子放电顺序为:
2. 写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式:①CuCl2 ②H2SO4 ③ CuSO4
①阳极:
阴极:
②阳极:
阴极:
③阳极:
阴极:
预习检测:
1、铜的电解精炼:粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属,下图为电解法精炼铜的装置。
其中阳极为 ,阴极为 ,电解质溶液为 。(并标在图上)
阳极发生的主要反应为:
(杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应:由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少,这三种金属不反应,以单质的形式沉积在底部,得到阳极泥)。
阴极的反应为
分析电解精炼过程中电解质溶液的变化:
总结: 阳极:
电解精炼装置的构成阴极:
电解质溶液:
2、电镀
阅读教材,设计试验,在铁制品上镀铜(教材第17页“活动·探究)。
要求:画出电镀铜的实验装置图,指出电极材料和电解质溶液,写出电极反应式。
总结:
(1)电镀:
阳极:
(2)电镀池的构成阴极:
电镀液:
交流·研讨:
1.下列叙述中不正确的是( )
A.电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B.不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现
C.电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D.电解饱和食盐水时,阳极得到氢氧化钠溶液和氢气
2.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(氧化性Fe2<Ni2<Cu2) ( ) +++
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2+2e→Ni +-
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2 ++
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
3、下列关于铜电极的叙述 正确的是( )
A、铜锌原电池中铜是负极 B、用电解法精炼铜时纯铜作阳极
C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D、电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
4、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联 , 在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A、1∶2∶3 B、3∶2∶1 C、6∶3∶1 D、6∶3∶2
5.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题: (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同
时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中X极上的电极反应式为
在X极附近观察到的实验现象是
②Y电极上的电极反应式为
检验该电极反应产物的方法是 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则
①X电极的材料是 ,电极反应式为
②Y电极的材料是 ,电极反应式为 (说明:杂质发生的电极反应不必写出)
(3)若要在铁制品表面镀上一层银,则可选用 溶液为电解液,
①X电极的材料是 ,电极反应式为
②Y电极的材料是 ,电极反应式为 知者加速:
1. (2008年全国Ⅱ)右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液,下列实验现象中正确的是
A. 逸出气体的体积a电极的小于b电极的
B. 一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C. a电极附近呈红色,b电极附近出现蓝色
D. a电极附近呈蓝色,b电极附近出现红色
2. (2006年北京卷)铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:
(1)工业冶炼铝的化学方程式是
(2)铝与氢氧化钾反应的离子方程式是
(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因 ③除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”)导出。
3.从Cu2+、SO42-Cl-、Ba2+、Ag+、H+中选出合适的离子组成电解质,采用碳棒作电极对其溶液、
进行电解:
(1)若使电解质含量减少而水量不变进行电解,可采用的电解质是 (写化学式,下同)
(2)若使电解质含量不变而水量减小进行电解,可采用的电解质是(3)若使电解质和水量都减小进行电解,可采用的电解质是
(4)若两极分别放出H2和O2,可采用的电解质是(5)若阴极析出金属,阳极放出O2,可采用的电解质是
(6)若使两极分别放出气体,且体积比为1:1,可采用的电解质是反思与小结:
通过本节学习我学到了有关电解原理的应用知识, 知道了电镀和电解精炼都属于电解,可应用电解原理解决该类问题,明白了电解池、电解精炼池、电镀池的联系与区别。
本节你还有哪些不理解的内容 你认为需掌握的内容是 附:知者加速参考答案
1、D
2、⑴ 2Al2O3
- 通电 4Al +3O2↑⑵ 2Al + 2OH- +2H2O = 2AlO2 + 3H2↑ ⑶① 4OH→ 2H2O + O2↑+4e- ② H+放电,促进水的电离,OH浓度增大③ B
3、(1)CuCl2、HCl (2)H2SO4 (3)BaCl2、CuSO4 (4)H2SO4 (5)CuSO4 (6)HCl、BaCl2
要让优秀成为习惯!
范文四:电解原理的应用——电解精炼铜、电镀[宝典]
1.2.3 电解原理的应用——电解精炼铜、电镀 课型:新授课 主备人:李琴 审核人:万社娟 韩守霞
学习目标:
学会运用电解的原理分析铜的电解精炼;通过学习电镀的内容,了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法,并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。 重点难点:
铜的电解精炼和电镀的原理
旧知链接:
1. 离子放电顺序:
常见阳离子放电顺序为:
常见阴离子放电顺序为:
2. 写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式:?CuCl ?HSO ? CuSO 2244
?阳极:
阴极:
?阳极:
阴极:
?阳极:
阴极: 预习检测:
1、铜的电解精炼:粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属,下图为电解法精炼铜的装置。
其中阳极为 ,阴极为 ,电解质溶液为 。(并标在图上)
阳极发生的主要反应为: (杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应:由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少,这三种金属不反应,以单质的形式沉积在底部,得到阳极泥)。
阴极的反应为 分析电解精炼过程中电解质溶液的变化:
总结:
阳极:
电解精炼装置的构成 阴极:
电解质溶液: 2、电镀
阅读教材,设计试验,在铁制品上镀铜(教材第17页“活动?探究)。
要求:画出电镀铜的实验装置图,指出电极材料和电解质溶液,写出电极反应式。
总结:
(1)电镀:
阳极:
(2)电镀池的构成 阴极:
电镀液: 交流?研讨:
1(下列叙述中不正确的是( )
A(电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B(不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现
C(电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D(电解饱和食盐水时,阳极得到氢氧化钠溶液和氢气 2(金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的
2,2,2,镍,下列叙述正确的是(氧化性Fe,Ni,Cu) ( )
2,,A(阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni,2e?Ni
B(电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
2,2,C(电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe和Zn
D(电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 3、下列关于铜电极的叙述 正确的是( )
A、铜锌原电池中铜是负极 B、用电解法精炼铜时纯铜作阳极 C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D、电解稀硫酸制H、O时铜作阳极22
4、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联 , 在一定条件下通电一段时
间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A、1?2?3 B、3?2?1 C、6?3?1 D、6?3?2
5(电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电
极板,通过导线与直流电源相连。请回答以下问题: ― + A (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
?电解池中X极上的电极反应式为
在X极附近观察到的实验现象是 Y X
?Y电极上的电极反应式为 a
检验该电极反应产物的方法是 。
(2)如要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO溶液,则 4
?X电极的材料是 ,电极反应式为
?Y电极的材料是 ,电极反应式为
(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
)若要在铁制品表面镀上一层银,则可选用 溶液为电解液,(3
?X电极的材料是 ,电极反应式为
?Y电极的材料是 ,电极反应式为
知者加速:
1. (2008年全国?)右图为直流电源电解稀NaSO水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b24
附近分别滴加一滴石蕊试液,下列实验现象中正确的是
A. 逸出气体的体积a电极的小于b电极的
B. 一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C. a电极附近呈红色,b电极附近出现蓝色
D. a电极附近呈蓝色,b电极附近出现红色 2. (2006年北京卷)铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:
(1)工业冶炼铝的化学方程式是
(2)铝与氢氧化钾反应的离子方程式是
(3)工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
B A
阳离子 O(含少2工作品
交换膜 量KOH) HKOH溶液
?该电解槽的阳极反应式是 ?通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因
?除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”)导出。
2+2-、-2+++3.从Cu、SO4Cl、Ba、Ag、H中选出合适的离子组成电解质,采用碳棒作电极对其溶液进行电解:
(1)若使电解质含量减少而水量不变进行电解,可采用的电解质是
(写化学式,下同)
(2)若使电解质含量不变而水量减小进行电解,可采用的电解质是
(3)若使电解质和水量都减小进行电解,可采用的电解质是
(4)若两极分别放出H2和O2,可采用的电解质是 (5)若阴极析出金属,阳极放出O2,可采用的电解质是 (6)若使两极分别放出气体,且体积比为1:1,可采用的电解质是
反思与小结:
通过本节学习我学到了有关电解原理的应用知识, 知道了电镀和电解精炼都属于电解,可应用
电解原理解决该类问题,明白了电解池、电解精炼池、电镀池的联系与区别。
你认为需掌握的内容是
本节你还有哪些不理解的内容
附:知者加速参考答案
1、D
通电 - 2、? 2AlO 4Al +3O?? 2Al + 2OH +2HO = 2AlO + 3H?232222
- + ?? 4OH? 2HO + O?+4e- ? H放电,促进水的电离,OH浓度增大? B 22
3、(1)CuCl、HCl (2)HSO(3)BaCl、CuSO(4)HSO(5)CuSO(6)HCl、BaCl224 24 24 4 2
范文五:第3课时 电解原理的应用---电解精炼铜、电镀
第3课时 电解原理的应用---电解精炼铜、电镀
级部领导: 审核人:刘建伟 编制人:郞玲玲 时间: 【学习目标】
1.通过电解精炼铜的分析,能正确书写阳极的主要反应和副反应,能分析阳极泥产生的原理;能分析阴极反应并写出反应式。在此基础上,学会以金属为阳极时,电极反应式的书写。
2.能说出什么是电镀,电镀的作用。以铁片镀铜为例分析电镀的基本原理,并能写出两电极上发生的反应,能准确说出电镀的基本要求。
3.能根据电极或电池反应式或两电极上通过的电量相等进行简单计算。 【学习重点、难点】
铜的电解精炼和电镀的原理。
【学习过程】
【复习】 离子放电顺序;
写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式:CuCl HSO CuSO 2244【课前自主学习】
一、铜的电解精炼
1、电解精炼铜时,__________作阴极,__________作阳极,硫酸酸化的__________________作电解液,当通以直流电时,作为__________逐渐在电解槽底部,这样可得到纯度达99.95%-99.98%的铜。
2、精炼铜时的电极反应
阳极:_________________________________________________________
阴极:_________________________________________________________
二、电镀
1、电镀是_________________________________________________的过程。
2、电镀的主要目的是_____________________________________________。
3、电镀的原理
电镀时,通常把__________作阴极,把__________作阳极,利用__________溶解提供镀层金属,也可用__________电极作阳极,镀层金属则由__________提供;用____________________作电镀液,加入各种助剂。在直流电作用下,__________表面覆盖上一层__________的镀层。
若要在Fe上镀Zn,所用的电镀装置图(如右图)。
写出相应的电极反应式:
阳极:_______________________________________
阴极:________________________________________
(在镀件上析出)
【合作探究】
【探究一】 一、铜的电解精炼
1、精炼的目的:________________________________________
阳极逐渐变_____________,,,2、反应发生后 阳极逐渐变_____________,,
二、粗铜中的杂质如Zn、Fe、Ni、Ag、Au等是如何除去的呢,阳极泥有何利用价值,
比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失去电子形成金2-属阳离子而溶解,此时阴极仍发生Cu+2e?Cu,这会导致电解液浓度几乎不发生变化;Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来,可供提炼Au、Ag等贵金属。
【例1】 粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯
2+2+2+度的镍。已知:氧化性Fe,Ni,Cu。下列叙述正确的是( ) 2+-A、阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni+2e?Ni。
B、电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等。 2+2+C、电解后,溶液中存在的金属阳离子只有FeZn。
D、电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt。
【探究二】
三、实验探究:电镀
材料:铁钉、铜片或石墨片、硝酸铜或硫酸铜溶液、导线、外电源。 任务:镀铜
(1)请根据电解原理,设计一个给铁钉镀铜的实验方案,确定用什么电极材料、用什么电镀液、镀件做什么极。(提示:镀层能否很好地附着在镀件上与镀件表面的洁净和平整程度有很大关系)
电极材电电 料 镀镀 原方电镀液
理 案 镀件 (2)请实施你的实验方案,并进行总结。
【实验现象】 银白色的铁件变成了_____________。
【实验结论】 铁件的表面__________________________。 电极反应式:
阳极:_______________________________________
阴极:_______________________________________
【问题讨论】 电镀液CuSO溶液的浓度为什么保持不变, 4
【例2】 在铁制品上镀一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是( ) A、锌作阳极,镀件作阴极,溶液中含有锌离子
B、铂作阴极,镀件作阳极,溶液中含有锌离子
C、铁作阳极,镀件作阴极,溶液中含有亚铁离子
D、锌作阴极,镀件作阳极,溶液中含有亚铁离子
【探究三】 四、与电解有关的计算
【依据】两电极流过电子的量的相同。
5【例3】 在0?和1×10Pa下,用铂电极电解硫酸铜溶液,当阴极产生6.4g铜时,阴极放出( )
A、1.12L氢气 B、1.12L氧气 C、2.24L氢气 D、2.24L氧气
【随堂达标】
1、电解CuSO4溶液时,若要达到以下三个要求:?阳极质量减少;?阴极
2+质量增加;?电解溶液中c(Cu)不变,则可选用的电极是( )
A、纯铜作阳极,含Zn、Ag的Cu合金作阴极
B、含Zn、Ag的Cu合金作阳极,纯铜作阴极
C、用钝铁作阳极,纯铜作阴极
D、用石墨作阳极,用惰性电极(Pt)作阳极
2、下列叙述中,不正确的是( )
A、电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应
B、原电池跟电解池连接后,电子从电池负极流向电解池阳极
C、电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D、电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3、用惰性电极完全电解某硫酸铜溶液后,中和电解液用去0.15mol/L的氢氧化钠溶液250mL,则在阳极和阴极上析出的氧化产物、还原产物的质量分别是( )
A、0.3g和1.2g B、0.6g和1.2g C、0.5g和0.6g D、0.6g和2.4g
4、下列关于铜电极的叙述正确的是( )
A、铜锌原电池中铜是正极 B、用电解法精炼粗铜时精铜作阳极
C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D、电解稀硫酸制H、O时铜作阳极 2235、电解100mL16%的氢氧化钠溶液(密度为1g/cm),用石墨作电极,10min后电解液的浓度为19.5%,这是因为( )
A、溶质增加了3.5g B、氢氧化钠的物质的量不变,而水被电解了1mol C、氢氧化钠的消耗比水的消耗少
D、氢氧化钠不参加反应,只有水参加反应,且放出H和O,消耗了18g水 22
6、用惰性电极电解下列物质的溶液,当电路中通过相同电量时,在阴极上析出物质的质量最多的是( )
A、ZnSO B、CuSO C、KSO D、AgNO44243
7、在20?时,用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液(阳极放出氧气),如有0.2mol电子发生转移,试回答以下问题:
(1)在阴极发生什么反应,写出电极反应式,阴极得到铜的质量是多少,
(2)在阳极发生什么反应,写出电极反应式。阳极得到氧气的体积(标准状况)是多少,
(3)电解后,溶液的pH发生了什么变化,为什么,
(4)如用铜片代替石墨作阳极,阳极发生什么反应,产物是什么,电解液的pH将如何变化,
8、如图所示,通电5min后,电极5的质量增加2.16g,回答:
(1)电源a是_______,C池是_______池。
A池电极反应,阳极为_________________________,
阴极为__________________________。
C池电极反应,阳极为____________________________,
阴极为_____________________。
2)如果B槽中共收集到224mL气体(标准状况)且溶液体积为200mL(
2+(设电解过程中溶液体积不变)。则通电前溶液中Cu的物质的量浓度为______________________。
9、下图为相互串联的甲乙两个电解池,试回答:
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置,A极是______________,材料是______________,电极反应为___________________________________,B极是
-2+_______,材料是______________,电极反应为:Cu—2e===Cu,电解质溶液为______________。
(2)乙池中若滴入少量酚酞试液,开始一段时间后,Fe极附近呈_______色。 (3)若甲槽阴极增重12.8g,则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为
______________。