2019届高中化学第四章第三节第2课时电解原理的应用课件新人教版选修.pptx

第2课时 电解原理的应用,新课导入(教师用书备用),某晚报有一篇题为电解“魔水”风靡美国的文章,说的是在自来水中加少许食盐,通过电解得到的溶液,既能去污又能除油,还能治疗脚癣,更神奇的是你还可以喝上一口。它在俄罗斯和日本等地获得了广泛使用,而在美国这种溶液正取代各种“有毒”化学品,成为商家新宠。你知道电解食盐水的原理吗?,学习目标,1.了解电解在氯碱工业中的应用。(素养:变化观念与平衡思想) 2.了解电解在电镀、电解精炼及电冶金方面的应用。(素养:科学态度与社会责任),知识分点突破,能力总结提升,知识分点突破,知识点1 电解原理的应用,基础梳理,1.电解饱和食盐水,(1)氯碱工业:电解饱和食盐水的工业叫作氯碱工业。,(2)应用:氯碱工业制烧碱、氢气和氯气,碳钢网,2.电镀 (1)概念:应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 方法。 (2)目的:使金属增强抗腐蚀能力,增加美观和表面硬度。 (3)实例(在铁件上镀铜),CuSO4,3.电解精炼铜,纯铜,粗铜,CuSO4溶液,金属离子,(2)利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。,还原,疑难探究,按如图安装仪器,电极材料为石墨,电解质溶液为饱和食盐水(同时滴入几滴酚酞),问题导思,1.实验所用的电极材料为石墨,可否改为活泼金属材料?,提示:阴极可以,但不可更换为金属铝等可以与强碱发生反应的金属电极;阳极必须为惰性电极。,2.电解饱和食盐水时为什么阴极区溶液变红?,提示:电解饱和食盐水时,由于H+在阴极上得到电子而生成H2破坏了附近的水的电离平衡,促进了水的继续电离,结果阴极区溶液中的OH-的浓度增大使c(H+)c(OH-)而呈碱性。,3.电解饱和食盐水制备氯气、氢气和氢氧化钠时,如何避免氯气与氢气和氢氧化钠溶液的反应?,提示:加上阳离子交换膜。,归纳总结,1.电解饱和食盐水时的两注意 (1)电解饱和食盐水的过程中,H+在阴极上得电子而生成H2,因水电离产生的H+与OH-数目相等,消耗了H+后,使阴极区溶液中c(OH-)c(H+),所以阴极区溶液呈碱性。 (2)在氯碱工业中,采用了离子交换膜,离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室,它只允许阳离子(Na+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH作用生成NaOH而影响烧碱的质量。,2.原电池、电解池、电镀池的判断方法 (1)若装置中无外加电源,则该装置可能为原电池,然后根据原电池的构成条件进行分析判断。 (2)若装置中有外加电源,且两电极插入电解质溶液中并构成闭合回路,则该装置为电解池或电镀池,电解质溶液中含有阳极金属离子的即为电镀池,否则为一般电解池。 3.电镀池与精炼池的区别与联系,题点一 氯碱工业原理的应用,D,题组例练,1.如图为电解饱和食盐水的简易装置,下列有关说法正确的是( ) A.电解一段时间后,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞,呈红色 B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应 C.铁丝表面生成的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触,解析:石墨棒在蛋壳内,溶液中的氯离子在该极失电子被氧化,溶液中的H+浓度不变,故A错误;蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极,氢离子在该极发生还原反应得到氢气,B错误;铁丝表面生成的气体是氢气,不能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,C错误;蛋壳在该实验中的作用是阻止气体通过,D正确。,B,2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置,以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( ) A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl,题点二 电镀和金属精炼,D,3.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( ),解析:氯碱工业中阳极是Cl-放电生成Cl2;电解精炼铜时阳极粗铜溶解,阴极Cu2+放电析出Cu,溶液中Cu2+浓度变小;铁片上镀铜时,阴极应该是铁片,阳极是纯铜。,B,4.(2018河南镇平一中月考)欲在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中,选用的阳极金属和电镀液均正确的是( ) A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液 C.Pt和Ag2CO3溶液 D.Pt和Ag2SO4溶液,解析:在金属表面镀银,应把镀件挂在电镀池的阴极,镀层金属银作阳极,电镀液是含有银离子的可溶性的盐溶液硝酸银即可,故选B。,题后悟道,电解原理应用中的两注意 (1)电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电极阳极;电极质量增加的电极必为阴极,即溶液中的金属阳离子得电子变成金属沉积在阴极上。 (2)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。精炼铜时由于阳极发生多个反应,阴极增重质量不等于阳极减少的质量,并且溶液中c(Cu2+)减小。 (3)电镀的特点是“一多、一少、一不变”:一多是指阴极上有镀层金属沉积,一少是指阳极上有镀层金属溶解,一不变是指电解质溶液的浓度不变。,题点三 电解原理在物质制备、环境治理方面的应用,D,5.高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是 ( ),D,6.(2018河南兰考第二高级中学期中)氢氧化锂是制取锂和锂的化合物的原料,用电解法制备氢氧化锂的工作原理如图所示,下列叙述不正确的是( ),知识点2 电解的有关计算,基础梳理,1.计算的原则 (1)阳极失去的电子数 阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过各电解池的电子总数 。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数 。 注意:原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电荷量关系计算等。无论哪类计算,均可依据电子得失守恒原理,通过“转移电子数相等”之桥,寻找关系式进行计算。,=,相等,相等,2.计算步骤 首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料);其次注意溶液中有多种离子共存时,要根据离子放电顺序确定离子放电的先后;最后根据得失电子守恒进行相关计算。,疑难探究,如图为电解饱和食盐水的装置图。,问题导思,1.已知一个电子的电量是1.60210-19 C,用该装置电解饱和食盐水,当电路中通过1.929105 C的电量时,生成NaOH g。,2.若将上述装置分别盛有足量的氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液,均以石墨作电极,将它们串联在一起电解一定时间,这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为多少?,提示:43,归纳总结,1.三种计算方法,如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:,(式中M为金属,n为其离子的化合价数值),2.电量的计算方法 利用Q=It和Q=n(e-)NA1.6010-19 C来计算电路中通过的电量。,3.等量关系 (1)当电流通过一个或多个串联的电解池时,它们皆处于同一闭合电路中,所以各池的电流强度相等,同一时间内通过的电子的物质的量 相等。,题组例练,A.原混合溶液中c(K+)为0.2 molL-1 B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D.电解后溶液中c(H+)为0.2 molL-1,A,C,2.在水中加入等物质的量的MgSO4、NaCl、AgNO3三种物质组成的混合溶液,该溶液在惰性材料作电极的电解槽中通电一段时间后,在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比约为( ) A.35.5108 B.16207 C.81 D.10835.5,能力总结提升,课堂小结,易错辨析,1.电解精炼的过程中,阳极减小的质量与阴极增加的质量一定相等吗?,2.电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中的c(Cu2+)均保持不变吗?,提示:不一定,阳极失电子的金属有Zn、Fe、Ni、Cu等,阴极得电子的为铜离子,两极通过的电量相等,金属的摩尔质量不等,且阳极不活泼金属形成阳极泥。故阳极减小的质量与阴极增加的质量一般不相等。,提示:不是,因为铜作阳极电镀铜,阳极溶解多少铜,阴极就析出多少铜,c(Cu2+)不变;电解精炼铜中因为粗铜中混