电解原理的应用课件高二上学期化学人教版选择性必修

第2课时

电解原理的应用新人教版化学选择性必修一第四章化学反应与电能第二节电解池温故知新【回顾】分析右图所示惰性电极(石墨)电解饱和食盐水，并完成下列填空。

通电前：溶液中的离子有：

，

通电后：①移向阳极的离子

，

阳极反应：

(

反应)

②移向阴极的离子

，

阴极反应：

(

反应)。

③总反应：

，

离子方程式：

。2NaCl+2H2O===

Cl2↑+H2↑+2NaOH

电解2Cl-+2H2O===

Cl2↑+H2↑+2OH-电解Na＋、Cl－、H＋、OH－Cl－、OH－2Cl－－2e－===Cl2↑氧化Na＋、H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－还原任务一

认识氯碱工业【分析总结】阅读教材p106页，回答下列问题。【问题1】

氯碱工业的概念

习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。重要化工原料阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－总反应：【问题2】电解饱和食盐水的原理(用惰性电极电解)2NaCl+2H2O===

Cl2↑+H2↑+2NaOH

电解任务一

认识氯碱工业【思考】能否用该电解池制备Cl2、H2

和NaOH?2NaCl＋2H2O电解H2↑＋2NaOH＋Cl2↑阴极区域阳极区域原因一：Cl2与NaOH反应原因二：H2与Cl2混合易爆炸H2＋

Cl22HCl一定条件Cl2＋2OH-

ClO-

＋

Cl-

＋H2O不能，原因如下：【思考交流】如何怎样改进上述装置呢?任务一

认识氯碱工业离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成的。含义作用能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。能选择性地通过离子，起到平衡电荷，形成闭合回路的作用。使用离子交换膜任务一

认识氯碱工业阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。阳离子交换膜阴离子交换膜质子交换膜H+H+质子交换膜：只允许质子(H+)和水分子通过。离子交换膜的分类和应用任务一

认识氯碱工业Na+H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡盐水H2O(含少量NaOH)精制饱和NaCl溶液OH-Na+阳离子交换膜Na+H+OH-Cl-阴极阳极e-e-装置改进3.氯碱工业的生产流程(1)阳离子交换膜电解槽(2)阳离子交换膜的作用：①能传导溶液中的阳离子；②阻止阴离子和气体分子通过。(3)阴极室加入含少量NaOH的水目的：增强溶液导电性。NaOH精制饱和NaCl溶液Na+任务一

认识氯碱工业任务一

认识氯碱工业4.氯碱工业产品及其应用1.正误判断课堂练习(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠××××2.工业上常利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。电极B区电解液为______(填化学式)溶液，阳极电极反应式为__________________，电解过程中Li＋向电极___(填“A”或“B”)迁移。LiOH2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－阴极阳极2Cl－－2e－===Cl2↑B课堂练习任务二

认识电镀和电解精炼

生活中为了使金属增强抗腐蚀能力以及增加表面硬度和美观，通常在这些金属表面镀上一薄层在空气或溶液中不易发生变化的金属(如铬、镍、银)和合金(如黄铜)。这是什么原理呢?任务二

认识电镀和电解精炼

电镀是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。主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度。镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。标价90000镀银水壶镀金手表标价1000000镀金金条标价5000000以上是通过电镀完成的，表面为贵金属，内部则是价格低廉的一些金属(也就是假货)，那么，到底什么是电镀呢?任务二

认识电镀和电解精炼

电镀时，通常把待镀的金属制品一端作阴极，把镀层金属一端作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。在直流电的作用下，镀件表面覆盖上一层均匀、光洁而致密的镀层。待镀金属(镀件)镀层金属含镀层金属阳离子的电解质溶液电镀液【理论分析】任务二

认识电镀和电解精炼【思考交流】【问题1】如图所示，在铁制钥匙上面镀铜，回答下列问题。阳极材料：电极反应：阴极材料：电极反应：

镀层金属Cu

Cu－2e－===Cu2＋；

待镀金属钥匙

Cu2＋＋2e－===Cu。【问题2】电解质溶液Cu2＋浓度如何变化？Cu2＋浓度保持不变【问题3】粗铜中含锌、银、金等杂质，结合电解原理如何设计电解池进行粗铜的精炼?任务二

认识电镀和电解精炼阳极粗铜中金属锌失电子吗？阳极阴极(粗铜)(纯铜)Cu-2e-＝Cu2+等Cu2+＋2e-＝Cu硫酸铜溶液任务二

认识电镀和电解精炼【问题4】写出电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)中阳极、阴极的主要电极反应，并分析电解质溶液中Cu2＋浓度变化。

硫酸铜溶液阳极(粗铜)Cu-2e-＝Cu2+等粗铜含有铁、银、金等杂质，接通直流电源后，粗铜中排在Cu前面的金属在阳极失电子，发生氧化反应，进入溶液中。Zn-2e-＝Zn2+Ni-2e-＝Ni2+Zn2+、Ni2+比Cu2+难还原，故不在阴极得电子析出，而只是留在电解质溶液里。任务二

认识电镀和电解精炼【问题4】写出电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质)中阳极、阴极的主要电极反应，并分析电解质溶液中Cu2＋浓度变化。

阳极(粗铜)Cu-2e-＝Cu2+等银、金等金属杂质的失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子，故以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。Zn-2e-＝Zn2+Ni-2e-＝Ni2+阳极泥可作为提炼金、银等贵金属的原料硫酸铜溶液电解质溶液中Cu2＋浓度减小1.正误判断(1)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液(2)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区(3)电解精炼铜时，电解质溶液的成分不发生变化(4)电镀过程相当于金属的“迁移”，属于物理变化√√××课堂练习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，思考回答下列问题：(1)阳极发生_____反应，其电极反应式：_____________________________________________________。(2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量_______(填“相等”或“不相等”)。(3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有___________、Ni2＋等。(4)电解后，电解槽底部含有________等金属。氧化Ni－2e－===Ni2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋不相等Fe2＋、Zn2＋Cu、Pt课堂练习【问题1】电冶金的原理是什么？

【问题2】电解法常用于制备哪些金属？【阅读归纳】阅读教材p104页“电冶金”相关内容，回答以下问题。金属冶炼的本质是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程(Mn＋＋ne－===M)，用电解法可将通常极难被还原的活泼金属从其化合物中还原出来即电治金。电解法用于冶炼较活泼的金属，如钠、钙、镁、铝等。任务三

认识电冶金任务三

认识电冶金熔融NaCl阴极阳极e-e-Na+Cl-2Cl-－2e-

=Cl2

氧化反应还原反应Na++e-=Na2NaCl(熔融)====2Na+Cl2↑电解【问题讨论】试分析惰性电极电解熔融氯化钠，离子迁移方向，电子移动路线，阴、阳极半反应?(1)电解熔融NaCl装置示意图阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜D隔开。NaClCl2阴阳阴(2)电解时的反应阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2Na＋＋2e－===2Na；总反应：__________________________。2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑电解【阅读归纳】分析冶炼金属钠的实例，完成下列填空并写出电解时的反应。任务三

认识电冶金冰晶石

2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑电解【问题3】写出电解法制备这些金属的总反应式以及电极反应式。(熔融)电解Mg+