电解原理的应用【核心素养提升+备课精讲精研】高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章

化学反应与电能第二节电解池第4课时电解原理的应用议课时间:12月20日上课时间:12月23日

学习目标(1min)

1.掌握电解原理的应用:电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及冶金等。2.加深对电解原理的理解。问题导学(10min)

1.用惰性电极电解食盐水和电解熔融NaCl产物相同吗?2.工业上在惰性电极上电解饱和食盐水可以生产

写出电极反应式。阳极:阴极:总反应式:3.如何给易生锈的铁钥匙上镀一层铜?4.电冶金的原理是什么?烧碱、氯气、氢气2H++2e-=H2↑

2Cl--2e-=Cl2↑2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑通电2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑通电点拨精讲(18min)

一.电解饱和食盐水:习惯上把电解饱和食盐水制氯气和烧碱的工业生产叫做氯碱工业。阴极:2H++2e-=H2↑

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解(阴极)(阳极)思考交流:上述工业生产过程中需要注意哪些问题?①H2与Cl2若混合可能有危险。②NaOH与Cl2会发生反应,NaCl未电解完全,均会影响NaOH的纯度。思考:如何解决上述工业生产过程中那些问题?阳离子交换膜:只允许阳离子通过(Cl-、OH-和气体不能通过),把电解槽隔成阴极室和阳极室。离子交换膜法制烧碱。－+阳离子交换膜

阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室1.生产设备名称:离子交换膜电解槽(包括16个单元槽)精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)增强溶液的导电性H2Na+H+OH-NaOH溶液Cl2Cl-淡盐水2.离子交换膜的作用:①防止氢气和氯气混合而引起爆炸。②避免氯气和氢氧化钠反应生成,而影响氢氧化钠的产量和纯度。H2总反应式:NaCl+H2ONaClO+H2↑电解【变式训练】按下图电解饱和的NaCl溶液,则:(1)气体出口处收集到

气体。(2)写出该电解池中发生反应的总反应方程式:

。二.电镀:定义:利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或是合金的方法。装置:(电镀铜)阳极:Cu–2e–=Cu2+阴极:Cu2++2e–=Cuab镀件:勺子镀层金属铜阴极阳极CuSO4溶液电镀材料的选择:阴极——镀件(待镀物品)阳极——镀层金属电镀液——含有镀层金属离子的溶液。电镀的特点:(1)阳极参加反应的电解,(2)电镀液的浓度基本不变。思考:如下图装置中,已知粗铜中含有少量Ag、Au、Fe、Zn等杂质,请写出通电时的电极反应式。粗铜CuSO4溶液纯铜阳极(粗铜):阴极(纯铜):③Cu－2e–＝Cu2+

Cu2++2e–＝Cu①Zn－2e–＝Zn2+

②Fe－2e–＝Fe2+

电解精炼铜三.电解精炼铜原理:①粗铜的溶解与纯铜的生成:阳极(粗铜):Cu－2e-=Cu2+

阴极(纯铜):Cu2++2e-=Cu②还原性:Zn>Fe>Ni>Cu>Ag>Pt>Au,故Zn、Fe、Ni等活泼金属比Cu先溶解,而氧化性:Cu2+>Ni2+>Fe2+>Zn2+,故Cu先析出,以Zn2+、Fe2+、Ni2+等仍留于溶液中。③活泼性比铜弱的金属如Ag、Au、Pt不溶解,以单质沉积于电解槽底部形成阳极泥。④电解质溶液中CuSO4的浓度变小。粗铜CuSO4溶液纯铜③Ni－2e–＝Ni2+

①Zn－2e–＝Zn2+

②Fe－2e–＝Fe2+

④Cu－2e–＝Cu2+

阴极:Cu2++2e–＝Cu阳极四.电冶金:工业制取钠、镁、铝等活泼金属,利用电解熔融状态的金属化合物。实质:Mn++ne-=M阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2Na++2e-=2Na结论:电解法是冶炼金属的一种重要方法,是最强有力的氧化还原的手段。①冶炼金属Na——电解熔融NaCl总反应式:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑电解②冶炼金属Mg——电解熔融MgCl2不能用MgO,因其熔点高,能耗大。总反应式:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑电解思考:能否电解熔融MgO来制取金属Mg?冰晶石(Na3AlF6)是Al2O3的助熔剂,有利于氧化铝的熔化从而降低了能耗,降低了冶炼成本。冰晶石的加入不能影响氧化铝的熔点。是因为加了冰晶石后,由于冰晶石熔点相对较低,加热时他会先熔化,变为液体,而氧化铝可以溶于这种液体中,所以看到的情况就是氧化铝熔解了。③冶炼金属Al——电解熔融Al2O3不能用AlCl3,因其是共价化合物,熔融不导电。总反应:2Al2O3(熔融)

4Al+3O2↑电解冰晶石阳极:6O2--12e-＝3O2↑阴极:4Al3++12e-＝4Al思考:能否电解熔融AlCl3来制取金属Al?金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系:电解法KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAuK～AlZn～Cu【复习巩固】铝热反应(热还原法):热还原法热分解法物理富集3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3高温课堂小结(1min)

第4课时电解原理的应用一.电解饱和食盐水——氯碱工业总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解二.电镀:阴极——镀件(待镀物品)阳极——镀层金属电镀液——含有镀层金属离子的溶液。三.电解精炼铜原理:粗铜的溶解与纯铜的生成。四.电冶金:实质:Mn++ne-=M当堂检测(15min)1.依据下图判断,下列叙述正确的是(

)A.Ⅰ是原电池,Ⅱ是电镀装置B.Ⅰ、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应C.Ⅱ、Ⅲ装置中,铜极均发生氧化反应而溶解D.Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2+浓度基本不变A当堂检测(15min)2.下列说法正确的是(

)A.电解饱和NaCl溶液时,Na+向阴极移动,在阴极表面得电子析出B.电解精炼铜装置中粗铜做阴极

C.电镀池中镀层金属做阳极D.通过电解MgCl2溶液的方法冶炼金属镁3.在铁制品上镀一定厚度的铜层,以下方案设计正确的是()A.铜作阳极,铁制品作阴极,溶液中含有铜离子B.铂作阴极,铁制品作阳极,溶液中含有铜离子C.铁作阳极,铁制品作阴极,溶液中含有亚铁离子D.铜作阴极,铁制品作阳极,溶液中含有铜离子CA当堂检测(15min)4.关于下列各装置图的叙述中，不正确的是()

A.用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液

B.装置②的总反应是:Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+C.装置③中闭合电键后外电路电子由a极流向b极

D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过BD当堂检测(15min)5.下图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是A.从E口逸出的气体是Cl2B.从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C.标准状况下每生成22.4LCl2，便产生2molNaOHD.粗盐水中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－等离子,精制时先加Na2CO3溶液

AD突破口注重细节当堂检测(15min)6.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()(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2＋+2e-＝NiB.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Pt7.下列关于电解精炼铜的说法中不正确的是()A.电解质溶液中要含有Cu2+B.粗铜作阳极,精铜作阴极C.电解时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应D.粗铜中所含Zn、Fe、Ni等杂质电解后以单质形式沉积于阳极泥中DD当堂检测(15min)8.某同学用下图所示装置进行铜的电解精炼实验(粗铜中有锌、铁、镍、银等杂质,部分导线未画出),下列说法正确的是(

)A.a应与c相连接,b应与d相连接B.电解一段时间,b与d两极析出物质的物质的量相等C.电解一段时间,b极附近溶液的pH降低D.电