电解原理的应用课件【教材精讲精研】高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二课时 电解原理的应用 学习目标：1.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电解精炼铜、电镀、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。2.证据推理与模型认知：建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。教材内容：P103-105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？任务四电冶金任务一氯碱工业任务三电 镀任务二粗铜精炼 应用 课堂任务 饱和NaCl溶液石墨石墨阳极：阴极：总反应：2Cl-2e-=Cl22H2O+2e-=H2+2OH2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2 设计一套能同时制备氯气、氢气和氢氧化钠的电解装置。画出装置的示意图，并根据设计书写电极反应、总反应式。材料：饱和NaCl溶液、石墨、外接直流电源、导线、电解槽【思考交流】按照这套装置用于工业生产会遇到什么问题？副反应？Cl2与NaOH反应Cl2与H2反应产物如何检验？使湿润的KI淀粉试纸 变蓝点燃法检验H2，滴入酚酞，溶液变红 任务一氯碱工业 实验探究+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）离子交换膜离子交换膜阳阳极极室室阴阴极极室室a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量，而影响氢氧化钠的产量习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。阳（允许阳离子通过允许阳离子通过(Cl(Cl、OHOH离子和气体不能通过离子和气体不能通过)任务一氯碱工业 如何改进装置，如何改进装置，用电极电解饱用电极电解饱和和NaCl溶液制溶液制备家用环保型备家用环保型消毒液消毒液（NaClO溶液）溶液）氯气和氢氧化钠反应生成，影响氢氧化钠的产量，使产品不纯。反应方程式:.Cl2+2 NaOH=NaCl+NaClO+H2O+拓展延伸 在新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液是环境消毒液之一。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。c、d都为碳电极。完成下列填空：(1)a为电源的 极，c为电解池的 极(填“正”“负”或“阴”“阳”)。(2)d电极上发生的电极反应式：_，电解产生消毒液的总化学方程式为 。负阳达标检测 电解饱和食盐水H2NaOH湿氯气湿氢气液碱Cl2金属冶炼有机合成HCl盐酸含氯漂白剂有机合成氯化物合成农药有机合成、造纸玻璃、肥皂纺织、印染教材103图4-11氯碱工业产品及其应用 阳极Cu 2e-=Cu2+Fe 2e-=Fe2+阴极2e-Cu2+Cu阴极放电顺序：Cu2+H+Fe2+阳极放电顺序：金属 OH-SO42-任务二粗铜精炼含Ag、Au）CuSO4溶液 粗铜中含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，怎么用电解的方法得到纯铜？请设计实验。阳极阴极阴极阳极2e-Cu2+CuAg Au 阳极泥阳极泥阳极上活泼性比铜差的金属不能失去电子，而是以单质形式沉积于阳极底部，成为阳极泥，这样就可以提炼金、银等贵重金属思考：电解完后，思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？略变小（几乎不变）（Cu2+氧化性最强氧化性最强且浓度最大）且浓度最大）牺牲阳极阴极增重与阳极减重相等吗？不相等阳极泥成分判断：活泼性精炼的金属 任务二粗铜精炼利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（）A.电解时以纯铜作阳极B.电解时阴极发生氧化反应C.粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu2e=Cu2D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥D达标检测 粗银粗银纯银纯银 e-e-Fe2+Ag+Cu2+阳极泥阳极泥(含含Au、Pt等等)电解精炼银粗银含的杂质Fe、Cu、Pt、Au等2Ag+2e-=2Ag 阳极泥阳极泥阳极上活泼性比Ag差的金属不能失去电子，而是以单质形式沉积于阳极底部，成为阳极泥，这样就可以提炼金、银等贵重金属思考：思考：电解完后，电解完后，溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？+-阳极放电顺序：金属 OH-SO42-阳极泥成分判断：活泼性 FeFe3+3+CuCu2+2+H H+(酸）酸）PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+H H+(水）水）AlAlAlAl3+3+3+3+MgMgMgMg2+2+2+2+NaNaNaNa+CaCaCaCa2+2+2+2+KKKK+阳离子得电子能力阳离子得电子能力阳离子得电子能力阳离子得电子能力金属活动顺序表倒过来金属活动顺序表倒过来金属活动顺序表倒过来金属活动顺序表倒过来只有在只有在熔融状态熔融状态下可以放电，下可以放电，在水溶液中由于水可以电离出在水溶液中由于水可以电离出H+，它们没有机会放电它们没有机会放电 任务四电冶金金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子还原成金属单质的过程：Mn+n e-=M 对于像钠、镁、铝这样非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。电解是最强有力的氧化还原手段（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属的方法）K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au电解法热还原法加热分解法物理提取法5 5 2 2 NaCl(高温熔融)-Na+Cl阳极：2 Na+2e-2Na阴极：2 Cl2e-Cl2Cu0+H2=Cu+H20高温2Hg0=2Hg+02加热拓展延伸 阳极：阴极：总反应：请选用合适药品和仪器设计并画出的能生成金属Na的电解池装置，写出电极反应式和总反应化学方程式。有下列材料：饱和NaCl溶液、熔融的NaCl、石墨、外接直流电源、导线、电解槽熔融的NaCl石墨石墨2Cl-2e-=Cl22Na+2e-=2Na2NaCl Cl2+2Na电解熔融氯化钠装置示意图NaCl进口 NaCl(熔融)Cl2出口 Na(液态)Na出口阴极阴极阳极实验探究 任务四电冶金总反应：MgClMgCl2 2(熔融熔融)Mg+ClMg+Cl2 2电解电解海水提镁流程图任务四电冶金2Cl-2e-=Cl2阳极：阴极：Mg2+2e-=2Mg工业制金属镁海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是()A两个电极必须都用惰性电极B阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极C电解熔融状态的氯化镁D电解氯化镁的水溶液C达标检测 思考：写出制备金属钠、镁、铝的电极反应和总反应（熔融（熔融）（熔融）（熔融）（熔融）（熔融）电解电解电解电解NaMgAl2NaCl+Cl2+Cl2MgCl2AlCl3共价化合物2电极材料 惰性电极 任务四电冶金电解电解阳极：阴极：总反应：6O2-12e-=3O24Al3+12e-=4Al2Al2O3(熔融)=4Al+3O2 电解冰晶石助熔剂：冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)降低Al2O3的熔点（降低成本）思考：工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而 不用AlCl3?AlCl3为共价化合物，在熔融状态下不电离出离子，不能导电，不能被电解。阳极材料(碳)需要定期补充资料：（1）AlCl3是共价化合物；Al2O3是离子化合物。（2）Al2O3熔点2050。任务四电冶金工业制金属铝100多年前，铝之贵重，曾经多年前，铝之贵重，曾经高过黄金高过黄金！电解炼铝法的发明，大大降低了炼铝的成本，使铝广泛地被用于工业和生活之中。2Al2Al2 2OO3 3(熔融）熔融）熔融）熔融）4Al+3O4Al+3O2 2 电解电解电解电解冰晶石冰晶石冰晶石冰晶石你知道吗？电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。两电极接直流电源电极插人电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应电解池、电解精炼池、电镀池的比较请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。电解池电镀池 NaCl溶液 硫酸溶液原电池CuCuZnZnC CCuCuFeFeFeFe粗粗CuCuCuSO4溶液精精CuCu精炼池ABCDCuSO4溶液-*达标检测 下面有关电化学的图示，完全正确的是()D达标检测 【解析】锌作负极，铜作正极，A项错误；粗铜精炼时，精铜作阴极，粗铜作阳极，B项错误；铁片镀锌时，铁作阴极，锌作阳极，C项错误。盐桥盐桥Zn片（负极）Cu片（正极）电流表ZnSO4CuSO4eeeeCu2KZn2e=Zn2Cu22e=Cu双液原电池铜丝铜丝Zn片Cu片电流表ZnSO4CuSO4电流表指针发生偏转，原电池?电解池？对比延伸 思考：怎样区分原电池、电解池?原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源多池组合判断：无外电源：一池为原电池（自发氧还），其余为电解池；有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池。+电解池电解池原电池原电池阳极阳极阴极阴极+阳极阳极阴极阴极阳极阳极阴极阴极阳极阳极阴极阴极电解池电解池电解池电解池电解池电解池多池串联 如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题：(1)甲烷燃料电池负极反应式是_。(2)石墨(C)极的电极反应式为_。(3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为_L；丙装置中阴极析出铜的质量为_g。甲甲 乙乙 丙丙CH48e10OH=CO327H2O2Cl2e=Cl2 4.4812.8电电子守恒：串子守恒：串联电联电路中，路中，各池各池转转移的移的电电子数相等子数相等常常见见的的电电化学化学计计算的算的对应对应关系：关系：O24e-4OH4H+2H22Cl22CuCu4AgAg 4OH-4e-=O2+2H2O电子守恒 例例.三室式电渗析法三室式电渗析法处理含处理含Na2SO4废水废水的原理如图所示，采用惰性的原理如图所示，采用惰性电极，电极，ab、cd均为离子交换膜，两膜中间的均为离子交换膜，两膜中间的Na+和和SO42-可通过离可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。OH-Na+NaOHSO42-H+H2SO4思考：离子交换膜作用？1.特定离子的回收再利用2.分离两种物质如果将膜去掉会有什么影响？H2O2（1）B口和C口产物分别是什么？（2）A口产物和D口产物分别是什么？（3）如何得到的A、D两口的产物？双离子交换 欲采用三室式电渗析法处理欲采用三室式电渗析法处理KNO3溶液得到溶液得到HNO3和和KOH，原理如图所示，采用惰性电极，原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，均为离子交换膜，欲完成欲完成制备与分离制备与分离，ab和和cd分别选用什么膜？为什么？分别选用什么膜？为什么？K+H2OH-H+O2NO3-阳离子交换膜阴离子交换膜KOHHNO3变式训练 考点考点电极电极溶液溶液外电路外电路电极判断、电极反应书写、产物电极判断、电极反应书写、产物离子移动、离子移动、pH变化、浓度变化变化、浓度变化电流方向、电子移动、电子数目电流方向、电子移动、电子数目离子交换膜分离分离提纯提纯制备制备防止副防止副反应反应如何完成有离子交换膜的电解应用题的解答？定电极析溶液膜类型出产物归纳总结