4.+電解原理的應(yīng)用【知識專講精研】高二化學高效備課 （人教版2019選擇性必修1）

2023-2024學年選擇性必修1(人教版2019)第四章·化學反應(yīng)與電能第二節(jié)

電解池第3課時電解原理的應(yīng)用奧運金牌是純銀鍍金，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6000枚奧運獎牌將會用去超過1噸的黃金和白銀。思考：制作奧運金牌時，如何純銀上鍍金？【導】目錄氯堿工業(yè)

01精煉銅電鍍電冶金02習學目標1.通過對電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認識電能與化學能之間的能量轉(zhuǎn)化2.建立電解應(yīng)用問題的分析思維模型和電解相關(guān)計算的思維模型，加深對電解原理的理解和應(yīng)用NO.1氯堿工業(yè)

氯氣和燒堿是重要的化工原料。工業(yè)上利用電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿，稱為氯堿工業(yè)。Cl2NaOH用惰性電極電解食鹽水，兩極的產(chǎn)物是什么？電解原理應(yīng)用陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑Cl－>OH－陽極離子放電順序：陰極反應(yīng)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－H＋>Na＋陰極離子放電順序：總反應(yīng)化學方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑電解2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－電解【思考】根據(jù)電解原理，分析使用惰性電極電解食鹽水時，如何制得氯氣和燒堿？－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室?！舅伎肌看搜b置是否能實現(xiàn)工業(yè)上大批量、安全穩(wěn)定生產(chǎn)氯氣和燒堿呢？第一個問題:(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應(yīng),使產(chǎn)品不純,

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為:混合遇火或遇強光爆炸.粗鹽成分：除雜過程:注意離子加入順序第二個問題：精制食鹽水－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽離子交換膜

陽極惰性電極陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室

陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl－、OH－離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合；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。氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水液堿濕氫氣濕氯氣NaOH含氯漂白劑Cl2H2HCl有機合成造紙玻璃肥皂紡織印染有機合成氯化物合成農(nóng)藥鹽酸有機合成金屬冶煉圖4－1氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用我國的氯堿工業(yè)交換膜的分類及應(yīng)用知識拓展NO.2精煉銅電鍍電冶金

銅導線黃銅礦（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)）?精煉黃銅礦粗銅（含有鋅、鐵、鎳、銀、金、鉑等微量雜質(zhì)）精銅

【思考】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？請設(shè)計實驗。

一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、銀、金等），這種粗銅的導電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅?！驹u】粗銅：含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)陽極：

Zn－2e-＝Zn2+Fe－2e-

＝Fe2+Ni

－2e-＝Ni2+Cu－2e-＝Cu2+ZnFeNiCuAgAuCu2++2e-

＝Cu陽極泥陰極:

純銅粗銅問題：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？減小電解精煉銅粗銅精煉

電鍍與生產(chǎn)生活思考交流如果想在鐵制品上鍍上銅，該如何設(shè)計實驗？電極反應(yīng)：陽極：Cu-2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-＝Cu1、含義：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。2、目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。3、電鍍池的構(gòu)成（1）陰極-待鍍金屬（2）陽極-鍍層金屬一般是在空氣或溶液中不易起變化的金屬（Cu、Ni、Zn、Ag）（3）電解液-含鍍層金屬陽離子的鹽溶液+鍍件鍍層金屬－含鍍層金屬離子的鹽溶液電鍍①電極式：陽極：Cu-2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu②電鍍液：含Cu2+離子的電解質(zhì)溶液【思考】如果想在鐵制品表面鍍上銅，該如何設(shè)計實驗？電解一段時間后，Cu2+的濃度有何變化？不變電鍍液的組成及酸堿性保持不變4、電鍍的特點：電解池、電解精煉池、電鍍池的比較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)變成化學能的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路陽極：電源正極相連陰極：電源負極相連陽極：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極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)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鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)【歸納總結(jié)】（1）電解精煉過程中的“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)量和陽極減少的質(zhì)量不相等。（2）電鍍過程中的“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?！驹u】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)的過程：Mn++ne-=M對于像鈉、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，工業(yè)上常用電解法冶煉。電解是最強有力的氧化還原手段Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陽離子得電子能力金屬活動順序表倒過來只有在熔融狀態(tài)下可以放電，在水溶液中由于水可以電離出H+，它們沒有機會放電陰極（與電極材料無關(guān)）：發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子。電冶金（活潑金屬的制備）1、電解熔融氯化鈉冶煉鈉陰極：2Na++2e-=2Na陽極：2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)：2NaCl(熔融)===2Na+Cl2↑電解【思考】電解熔融NaCl的方法可制備金屬鈉，金屬Mg、Al如何制備呢？2、電解熔融的氯化鎂：（制取金屬鎂）陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑陰極：Mg2++2e-=Mg總反應(yīng)：MgCl2(熔融)==Mg+Cl2↑電解3、電解熔融的氧化鋁：（制取金屬鋁）陽極：6O2-－12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔融)

==4Al+3O2↑電解冰晶石【思考】工業(yè)制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制取鋁時，用的是氧化鋁而不用氯化鋁？原因：因為氧化鎂的熔點比氯化鎂高很多，浪費了能量；氯化鋁是共價化合物，共價化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合物，可電解。助熔劑：冰晶石(Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點課堂小結(jié)1.下列敘述錯誤的是（

）A．生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱B．用錫焊接的鐵質(zhì)器件，焊接處易生銹C．在鐵制品上鍍銅時，鍍件為陽極，銅鹽為電鍍液D．鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕C2.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.電解時以精銅作陽極B．電解時陽極發(fā)生還原反應(yīng)C．粗銅連接電源負極，其電極反應(yīng)是Cu=Cu2++2e-D．電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥D3.關(guān)于下列各圖的說法中，正確的是（

）A．①中陰極處能產(chǎn)生使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍的氣體B．②中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連C．③中電子由b極流向a極D．④中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)D

4.德國人哈伯發(fā)明了合成氨技術(shù)而獲得1918年諾貝爾化學獎，但該方法須在高溫高壓催化劑，否則難以自發(fā)進行。2000年希臘化學家斯佳在《科學》雜志上公布了他的新發(fā)明在常壓下把氫氣與氮氣通入一加熱到570℃的電解池（如圖）氫氮在電極上合成氨，而且轉(zhuǎn)化率高于哈伯法的五倍，達