電解原理的應(yīng)用 課件【教材精講精研】高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)電解池第二課時(shí)電解原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.變化觀念與平衡思想：通過(guò)對(duì)氯堿工業(yè)、電解精煉銅、電鍍、電冶金等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。教材內(nèi)容：P103-105奧運(yùn)金牌是純銀鍍金，按照規(guī)定，鍍金不低于6克；銀牌則是百分之百純銀，銅牌中95%-98%的成分為銅，再加上一部分鋅。預(yù)計(jì)6000枚奧運(yùn)獎(jiǎng)牌將會(huì)用去超過(guò)1噸的黃金和白銀。思考：制作奧運(yùn)金牌時(shí)，如何純銀上鍍金？【新課導(dǎo)入】任務(wù)四電冶金任務(wù)一氯堿工業(yè)任務(wù)三電鍍?nèi)蝿?wù)二粗銅精煉

應(yīng)用課堂任務(wù)飽和NaCl溶液石墨石墨陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：2Cl-－2e-=Cl2↑2H2O

+2e-=H2+2OH－↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

設(shè)計(jì)一套能同時(shí)制備氯氣、氫氣和氫氧化鈉的電解裝置。

畫出裝置的示意圖，并根據(jù)設(shè)計(jì)書寫電極反應(yīng)、總反應(yīng)式。材料：飽和NaCl溶液、石墨、外接直流電源、導(dǎo)線、電解槽【思考交流】按照這套裝置用于工業(yè)生產(chǎn)會(huì)遇到什么問(wèn)題？副反應(yīng)？Cl2與NaOH反應(yīng)Cl2與H2反應(yīng)產(chǎn)物如何檢驗(yàn)？使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)點(diǎn)燃法檢驗(yàn)H2，滴入酚酞，溶液變紅任務(wù)一氯堿工業(yè)實(shí)驗(yàn)探究－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽(yáng)極室陰極室a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。陽(yáng)（允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))任務(wù)一氯堿工業(yè)如何改進(jìn)裝置，用電極電解飽和NaCl溶液制備家用環(huán)保型消毒液（NaClO溶液）氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，影響氫氧化鈉的產(chǎn)量，使產(chǎn)品不純。反應(yīng)方程式:

.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O+－拓展延伸

在新冠肺炎疫情期間，“84”消毒液是環(huán)境消毒液之一。某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。c、d都為碳電極。完成下列填空：(1)a為電源的

極，c為電解池的

極(填“正”“負(fù)”或“陰”“陽(yáng)”)。(2)d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式：_________________________，電解產(chǎn)生消毒液的總化學(xué)方程式為

。負(fù)陽(yáng)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－達(dá)標(biāo)檢測(cè)電解飽和食鹽水H2NaOH濕氯氣濕氫氣液堿Cl2金屬冶煉有機(jī)合成HCl鹽酸含氯漂白劑有機(jī)合成氯化物合成農(nóng)藥有機(jī)合成、造紙玻璃、肥皂紡織、印染教材103圖4-11氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用陽(yáng)極Cu–2e-=Cu2+Fe–2e-=Fe2+陰極2e-Cu2++Cu陰極放電順序：Cu2+

＞H+

＞Fe2+陽(yáng)極放電順序：金屬＞

OH-＞SO42-任務(wù)二粗銅精煉陽(yáng)極泥（含Ag、Au）CuSO4溶液粗銅中含Cu約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質(zhì)，怎么用電解的方法得到純銅？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。陽(yáng)極陰極陰極陽(yáng)極2e-Cu2++CuAgAu陽(yáng)極泥陽(yáng)極上活潑性比銅差的金屬不能失去電子，而是以單質(zhì)形式沉積于陽(yáng)極底部，成為陽(yáng)極泥，這樣就可以提煉金、銀等貴重金屬思考：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？略變小（幾乎不變）

（Cu2+氧化性最強(qiáng)且濃度最大）犧牲陽(yáng)極陰極增重與陽(yáng)極減重相等嗎？不相等陽(yáng)極泥成分判斷：活潑性<精煉的金屬任務(wù)二粗銅精煉

精銅

粗銅含少量鋅、鐵、鎳、銀、金等雜質(zhì)銅是重要的金屬材料，它的主要用途之一是制作導(dǎo)線，這要求銅具有較高的純度。利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是（）A.電解時(shí)以純銅作陽(yáng)極B.電解時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng)C.粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)式是Cu－2e－=Cu2＋D.電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥D達(dá)標(biāo)檢測(cè)粗銀純銀AgNO3溶液e-e-Fe2+Ag+Cu2+

陽(yáng)極泥(含Au、Pt等)電解精煉銀粗銀含的雜質(zhì)Fe、Cu、Pt、Au等2Ag+

+2e-

=2Ag

陽(yáng)極泥陽(yáng)極上活潑性比Ag差的金屬不能失去電子，而是以單質(zhì)形式沉積于陽(yáng)極底部，成為陽(yáng)極泥，這樣就可以提煉金、銀等貴重金屬思考：電解完后，AgNO3溶液的濃度有何變化？+-陽(yáng)極放電順序：金屬＞OH-＞SO42-陽(yáng)極泥成分判斷：活潑性<精煉的金屬拓展延伸

陽(yáng)極陽(yáng)極陽(yáng)極Fe-2e-

=Fe2+Cu-2e-=Cu2+Ag-e-=Ag+

PtAu陰極放電順序：Ag+＞Cu2+

＞H+

＞Fe2+（Ag+氧化性最強(qiáng)且濃度最大）陰極陰極陰極2Ag+

+2e-

=2AgAg+

+e-

=Ag略變?。◣缀醪蛔儯?/p>

陰極增重與陽(yáng)極減重相等嗎？不相等犧牲陽(yáng)極陰極陽(yáng)極金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（）（已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A.陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2++2e—=NiB.電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C.電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+

和Zn2+D.電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和PtD達(dá)標(biāo)檢測(cè)

硫酸銅溶液陽(yáng)極：Cu—2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu銅鐵棒思考：若把陰極純銅換成鐵棒，電解過(guò)程變嗎？

不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。

任務(wù)三電鍍

1.定義：

利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的方法3.電鍍材料的選擇：陰極：陽(yáng)極：電鍍液：4.電鍍池裝置如右圖：陽(yáng)極陰極5.電鍍的特點(diǎn)：陽(yáng)極參加反應(yīng);電鍍液的濃度基本不變。鍍層金屬（通常是Cu、Ni、Zn、Ag，一般在空氣或溶液中不易起變化）

含有鍍層金屬離子的溶液2.目的：增強(qiáng)金屬抗腐蝕的能力，增加產(chǎn)品美觀和表面硬度。鍍金任務(wù)三電鍍（金屬搬家）

鍍件犧牲陽(yáng)極達(dá)標(biāo)檢測(cè)利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A.通電后，Ag＋向陽(yáng)極移動(dòng)B.銀片與電源負(fù)極相連C.該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－=AgD.當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初C(1)電解精煉過(guò)程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極增加的質(zhì)量和陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等。歸納總結(jié)(2)電鍍過(guò)程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。電解質(zhì)離子放電順序陰極（與電極材料無(wú)關(guān)）：發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子。氧化性Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陽(yáng)離子得電子能力金屬活動(dòng)順序表倒過(guò)來(lái)只有在熔融狀態(tài)下可以放電，在水溶液中由于水可以電離出H+，它們沒有機(jī)會(huì)放電任務(wù)四電冶金金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子還原成金屬單質(zhì)的過(guò)程：Mn++ne-=M對(duì)于像鈉、鎂、鋁這樣非常活潑的金屬，采用一般的還原劑很難將它們從其化合物中還原出來(lái)，工業(yè)上常用電解法冶煉。電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段（使用電解法冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的方法）

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法加熱分解法物理提取法5522NaCl(高溫熔融)-->Na++Cl－陽(yáng)極：2Na++2e-

＝2Na陰極：2Cl－－2e-

＝Cl2↑Cu0+H2=Cu+H20高溫2Hg0=2Hg+02加熱拓展延伸

陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：請(qǐng)選用合適藥品和儀器設(shè)計(jì)并畫出的能生成金屬Na的電解池裝置，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)化學(xué)方程式。有下列材料：飽和NaCl溶液、熔融的NaCl、石墨、外接直流電源、導(dǎo)線、電解槽熔融的NaCl石墨石墨2Cl-－2e-=Cl2↑2Na++2e-=2Na2NaClCl2↑+2Na電解熔融氯化鈉裝置示意圖NaCl進(jìn)口NaCl(熔融)Cl2出口Na(液態(tài))Na出口陰極陰極陽(yáng)極實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)四電冶金總反應(yīng)：MgCl2(熔融)Mg+Cl2電解↑海水提鎂流程圖任務(wù)四電冶金2Cl-－2e-=Cl2↑陽(yáng)極：陰極：Mg2++2e-=2Mg工業(yè)制金屬鎂海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關(guān)該電解過(guò)程的敘述中，正確的是(

)A．兩個(gè)電極必須都用惰性電極B．陽(yáng)極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂D．電解氯化鎂的水溶液C達(dá)標(biāo)檢測(cè)思考：寫出制備金屬鈉、鎂、鋁的電極反應(yīng)和總反應(yīng)（熔融）（熔融）（熔融）電解電解NaMgAl2NaCl+Cl2+Cl2MgCl2AlCl3共價(jià)化合物2電極材料

惰性電極任務(wù)四電冶金電解陽(yáng)極：陰極：總反應(yīng)：6O2-

－12e-=3O2↑4Al3++12e-=4Al2Al2O3(熔融)

===4Al+3O2↑電解冰晶石助熔劑：冰晶石(Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點(diǎn)（降低成本）思考：工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?AlCl3為共價(jià)化合物，在熔融狀態(tài)下不電離出離子，不能導(dǎo)電，不能被電解。陽(yáng)極材料(碳)需要定期補(bǔ)充資料：（1）AlCl3是共價(jià)化合物；Al2O3是離子化合物。（2）Al2O3熔點(diǎn)2050℃。任務(wù)四電冶金工業(yè)制金屬鋁100多年前，鋁之貴重，曾經(jīng)高過(guò)黃金！電解煉鋁法的發(fā)明，大大降低了煉鋁的成本，

使鋁廣泛地被用于工業(yè)和生活之中。2Al2O3(熔融）4Al+3O2電解冰晶石你知道嗎？電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)電解池、電解精煉池、電鍍池的比較請(qǐng)觀察下列實(shí)驗(yàn)裝置圖，指出各裝置的名稱。電解池電鍍池

NaCl溶液硫酸溶液原電池CuZnCCuFeFe粗CuCuSO4溶液精Cu精煉池ABCDCuSO4溶液-*達(dá)標(biāo)檢測(cè)下面有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是()D達(dá)標(biāo)檢測(cè)【解析】鋅作負(fù)極，銅作正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

粗銅精煉時(shí)，精銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

鐵片鍍鋅時(shí)，鐵作陰極，鋅作陽(yáng)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤。鹽橋Zn片（負(fù)極）Cu片（正極）電流表ZnSO4CuSO4e－e－e－e－Cu2＋K＋Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu雙液原電池銅絲Zn片Cu片電流表ZnSO4CuSO4電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，原電池?電解池？對(duì)比延伸思考：怎樣區(qū)分原電池、電解池?

原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源多池組合判斷：①無(wú)外電源：一池為原電池（自發(fā)氧還），其余為電解池；②有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池?！?電解池原電池陽(yáng)極陰極—+陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極電解池電解池電解池多池串聯(lián)如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題：

(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是___________________。(2)石墨(C)極的電極反應(yīng)式為___________________。(3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有2.24L氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為________L；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為________g。甲乙丙CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O2Cl－－2e－=Cl