电解原理的应用-高二化学教学课件（人教版选择性必修）

第一章化学反应的热效应第四章化学反应与电能第二节电解池本节重点氯碱工业和电镀电冶金第2课时

电解原理的应用奥运金牌是纯银镀金，按照规定，镀金不低于6克；银牌则是百分之百纯银，铜牌中95%-98%的成分为铜，再加上一部分锌。预计6000枚奥运奖牌将会用去超过1吨的黄金和白银。思考：制作奥运金牌时，如何纯银上镀金？氯气和烧碱是重要的化工原料。工业上利用电解饱和食盐水制氯气和烧碱，称为氯碱工业。化学与生活cdab电源主题1:氯碱工业电解饱和食盐水（氯碱工业）（1）原理阳极：2Cl－-2e－===Cl2↑阴极：2H2O+2e－===H2↑+2OH－总反应：2NaCl+2H2O===Cl2↑+H2↑+2NaOH电解2Cl－+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH－电解主题1:氯碱工业电解饱和食盐水（氯碱工业）（2）现象及检验阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞，溶液变红，点燃气体后，有爆鸣声。阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝。【思考】根据电解原理，分析使用惰性电极电解食盐水时，如何制得氯气和烧碱？主题1:氯碱工业电解饱和食盐水（氯碱工业）电解饱和食盐水要解决的主要问题(1)避免Cl2接触NaOH溶液反应，使产品不纯Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O(2)避免生成物H2和Cl2混合混合遇火或遇强光爆炸解决方法：使用离子交换膜主题1:氯碱工业主题1:氯碱工业工业电解食盐水制备烧碱

离子交换膜是一类高分子膜，它能选择性地使物质通过。阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子则不能通过。离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图Na＋不断从阳极区进入阴极区，而阴极区产生的OH－只能留在阴极区，可以得到浓度较高的NaOH溶液。避免Cl2与NaOH反应，影响NaOH的产量。防止H2、Cl2混合发生爆炸。电解饱和食盐水（氯碱工业）主题1:氯碱工业电解饱和食盐水（氯碱工业）Cl2H2淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网+－主题1:氯碱工业－+离子交换膜FEDCBAOH-Cl-H+Na+OH-Cl-

失电子能力增强阳极:2Cl-－2e-==Cl2↑Cl2NaCl溶液淡盐水AC阳极室阴极室电解饱和食盐水主题1:氯碱工业H2O－+离子交换膜FEDCBA阳极:2Cl-－2e-==Cl2↑Cl2H+Na+Na+H+

Na+H+得电子能力增强阴极:2H2O+2e-==2OH-+H2↑

H2(含少量NaOH)？NaOH溶液

阳极室阴极室电解饱和食盐水主题1:氯碱工业－+Cl2Cl-H2Na+H+OH-淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室电解饱和食盐水主题1:氯碱工业一.电解饱和食盐水（氯碱工业）1．概念习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业2．原理阳极反应式：2Cl－－2e－==Cl2↑阴极反应式：2H2O+2e-==2OH-+H2↑

总反应：2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解因H＋放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性主题1:氯碱工业电解饱和食盐水（氯碱工业）3．氯碱工业生产流程(1)阳离子交换膜电解槽(2)阳离子交换膜的作用只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量。主题1:氯碱工业电解饱和食盐水（氯碱工业）4．氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、含氯漂白剂等。(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、有机合成、农药等领域中广泛应用。主题1:氯碱工业【思考】如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？二、电镀铜片CuSO4溶液待镀铁制品主题2:电镀精炼电冶金二、电镀铁钉镀铜[实验用品]铁钉、铜片、石墨棒、CuSO4溶液[确定阴极]阴极材料：铁钉阴极反应物：Cu2＋[确定阳极]阳极材料：铜片阳极反应物：Cu阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu阳极：Cu－2e－＝Cu2＋【实验现象】铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。主题2:电镀精炼电冶金二、电镀1.概念应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。2.主要目的使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液阳极：镀层金属镀层金属通常是一些在空气中或溶液里不易起变化的金属和合金阴极：待镀金属制品（即镀件）3.电镀的特点阳极本身参加电极反应；电解质溶液的浓度保持不变。主题2:电镀精炼电冶金二、电镀镀金奖杯镀金饰品景泰蓝主题2:电镀精炼电冶金问题与讨论电镀前，如果将铜片与直流电的负极相连，铁制镀件与直流电源的正极相连，通电后观察到的现象是什么？阴极和阳极发生的反应分别是什么？铁制镀件逐渐溶解，铜片上附着新生成的铜，电镀液蓝色逐渐变浅。阳极反应为：Fe-2e-=Fe2+,阴极反应为：Cu2++2e-=Cu。主题2:电镀精炼电冶金三.电解精炼铜火法炼铜粗铜（Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au……）导电性远不能满足电器工业的要求1.粗铜作阳极，纯铜作阴极。2.阳极放电的金属有锌、铁、镍和铜，而银、金、铂等金属不放电形成阳极泥，同时阴极只有Cu2+放电，所以能够将杂质除去3.Cu2+的浓度有所下降。主题2:电镀精炼电冶金三.电解精炼铜原理阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2+等阴极：Cu2＋＋2e－==CuCuSO4溶液阳极泥主题2:电镀精炼电冶金三.电解精炼铜【思考】电解精炼铜时所用的电解质溶液中都含有Cu2+,通电一

段时间后,

电解质溶液中的c(Cu2+)分别如何变化?t/sc(Cu2＋)电解质溶液浓度减小，因为mCu（溶解）<mCu（析出）主题2:电镀精炼电冶金

电镀铜电解精炼铜示意图电极材料阳极：镀层金属铜阴极：待镀金属铁阳极：粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)阴极：纯铜主题2:电镀精炼电冶金电镀铜电解精炼铜电极反应阳极Cu－2e－=Cu2+Zn－2e－===Zn2＋Fe－2e－===Fe2＋Ni－2e－===Ni2＋Cu－2e－=Cu2+阴极Cu2+＋2e－=Cu电解质溶液的浓度变化CuSO4溶液的浓度不变CuSO4溶液的浓度变小注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥主题2:电镀精炼电冶金四.电冶金（1）金属冶炼的本质金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程，从它们的化合物中还原出来。如：Mn＋＋ne－===M。K、Ca、Na、Mg、Al等金属的还原性很强,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,只能用电解其化合物熔融状态方法来冶炼.如工业冶炼NaCl—NaMgCl2—MgAl2O3—Al主题2:电镀精炼电冶金四.电冶金利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

总反应化学方程式阳极、阴极反应式冶炼钠阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－==2Na冶炼镁阳极：2Cl－－2e－==Cl2↑阴极：Mg2＋＋2e－==Mg冶炼铝阳极：6O2－－12e－==3O2↑阴极：4Al3＋＋12e－==4Al主题2:电镀精炼电冶金课堂检测1.判断正误(1)电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极。(

)(2)电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极。(

)(3)从粗铜精炼所得阳极泥中可回收Ag、Au、Fe等金属。(

)(4)铁器上镀铜所用电解质溶液为FeSO4溶液。(

)(5)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液。()(6)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变。()(7)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3。()课堂检测2.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是(

)A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁D课堂检测3.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PtD课堂检测

D电解原理的应用

阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2H2O+2e-==2OH-+H2↑

阳极（镀层金属）：M－

ne-