4.2.2電解原理的應用（課件）高二化學（人教版2019選擇性必修1）

第四單元化學反應與電能第二節(jié)電解原理及其應用第2課時電解原理的應用學習目標1.能利用電解池的工作原理解釋氯堿工業(yè)，電鍍，電解精煉以及電冶金的基本原理，會書寫電極反應式和總反應。2.進一步理解電解在實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲存能量中的具體應用，并能夠熟練分析新型的電解池裝置。上節(jié)課已經(jīng)知道，電解為冶煉高純度的銅起到了重要的作用,冶煉銅得到的是粗銅，需要電解精煉才能得到高純度99.99%的精銅，如何用電解的方法得到純銅？帶著問題進行預習銅情境引入

電解精煉銅思考以下問題：

（1）食鹽水中的離子：濕潤的淀粉KI試紙變藍（2）離子移動方向：Cl－、OH－

移向陽極，H＋、Na＋

移向陰極。（3）預測現(xiàn)象：陰極有無色氣體產(chǎn)生，陰極端溶液變紅，陽極產(chǎn)生的黃綠色氣體能使淀粉—KI溶液變藍。H＋、Na＋、Cl－、OH－任務一：

電解飽和食鹽水原理

思考1任務一：

電解飽和食鹽水原理

電解飽和食鹽水（模擬氯堿工業(yè)），根據(jù)原理，預測實驗現(xiàn)象電解飽和NaCl溶液陰極陽極鐵釘石墨

實驗陰極使用金屬材料，目的在于增強導電性能注意：選擇電極材料時，注意陽極材料可能參與電極反應任務一：

電解飽和食鹽水原理

陽極陰極存在離子電極反應產(chǎn)物檢驗總反應Cl-、OH-2e-2Cl-Cl2↑－Na+、H+2e-2H++H2↑2e-[2H2OH2↑

+2OH-]+點燃法檢驗H2酚酞變紅檢驗堿性2NaCl+2H2O電解H2↑+2NaOH+Cl2↑濕潤的淀粉KI試紙變藍檢驗Cl2總結(jié)歸納

學生活動一：思考討論1：上述裝置的缺點，并小組展示。（1）H2和Cl2

混合不安全。（2）Cl2會和NaOH反應，會使得到的NaOH不純。思考2任務二：

電解飽和食鹽水實驗改進

學生活動一：思考討論2：:如何改進裝置呢？提示：隔離陰陽極，控制離子移動使用離子交換膜隔離陰陽極Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O遇火或強光會爆炸(1)離子交換膜的作用：a.防止H2和Cl2混合而引起爆炸；b.避免Cl2和NaOH反應影響NaOH的產(chǎn)量。c.平衡電荷，形成閉合回路的作用(2)常用的離子交換膜陽離子交換膜：只允許陽離子和水通過，不允許陰離子和氣體通過陰離子交換膜：只允許陰離子和水通過，不允許陽離子和氣體通過質(zhì)子交換膜：

只允許質(zhì)子(H+)和水分子通過任務二：

電解飽和食鹽水實驗改進

思考：使用陽離子膜更合適

總結(jié)：(1)生產(chǎn)設備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼

陽極：鈦陽離子交換膜：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。任務二：

電解飽和食鹽水實驗改進

－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—鈦NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽離子交換膜陽極室陰極室a、避免氫氣和氯氣混合爆炸b、避免氯氣和氫氧化鈉反應，降低氫氧化鈉產(chǎn)量碳鋼淡鹽水任務二：

電解飽和食鹽水實驗改進

氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應用以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)電解飽和食鹽水濕氫氣濕氯氣液堿H2Cl2含氯漂白劑NaOH金屬冶煉有機合成HCl鹽酸有機合成氯化物合成農(nóng)藥有機合成、造紙玻璃、肥皂紡織、印染任務二：

電解飽和食鹽水實驗改進

粗銅制備精銅，如何設計電解裝置？思考（1）粗銅生成銅離子，應該在哪一極進行？

（2）電解質(zhì)溶液選擇原則。任務三：

電解精煉銅

思考3實驗裝置陽極陰極(粗銅):(純銅):Cu-2e-=Cu2+Cu2++

2e-=Cu硫酸銅溶液陽極反應書寫準確嗎？思考4任務三：

電解精煉銅

精銅精煉：①電極反應式：陽極：Cu-2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu②電解液：含Cu2+離子的電解質(zhì)溶液Fe-2e-=Fe2+Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+硫酸銅溶液任務三：

電解精煉銅

說明：粗銅制備精銅1.粗銅作陽極，純銅作陰極。2.粗銅中排在Cu前的金屬在失電子，包括鋅、鐵、鎳和銅，而排在Cu后的銀、金、鉑等以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥，陰極放電順序：Cu2+＞H+＞Ni2+＞Fe2+＞Zn2+，僅有Cu2+放電3.溶液中Cu2+的濃度有所下降。4.銅離子變?yōu)殂~單質(zhì)，其他離子留在溶液中，從而達到精煉的目的任務三：

電解精煉銅

1、定義：用電解法可將通常極難被還廈的活潑金屬從它們的化合物中還原出來即稱為電治金2、原理：Mn++ne-=M3、適用范圍：電解是最強有力的氧化還原手段，適用于冶煉活潑金屬單質(zhì)，如鈉、鈣、鎂、鋁等金屬任務四：

電冶金

熔融NaCl陰極陽極e-e-Na+Cl-總反應：2NaCl(熔融）===2Na+Cl2↑電解4.電解熔融NaCl制金屬鈉陽極：2Cl－-2e-

＝Cl2↑陰極：2Na++2e-

＝2Na任務四：

電冶金

陰極:陽極:總反應:4Al3++12e-=4Al6O2--12e-=3O2↑2Al2O3(熔融)

===4Al+3O2↑電解助熔劑：冰晶石（Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉）冰晶石5.電解熔融Al2O3制金屬鋁任務四：

電冶金

5、冶煉金屬的方法總結(jié)

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu電解法熱還原法加熱法物理提取法總結(jié)歸納使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。+鍍件鍍層金屬－含鍍層金屬離子的鹽溶液鍍層金屬通常是一些在空氣中或溶液里不易起變化的金屬和合金2.電鍍的特點陽極本身參加電極反應；電解質(zhì)溶液的濃度保持不變。陽極：鍍層金屬陰極：待鍍金屬制品（即鍍件）1.主要目的任務五：

電鍍

電鍍電解精煉裝置陽極材料鍍層金屬Cu粗銅(含鋅、銀、金等雜質(zhì))陰極材料鍍件金屬Fe純銅陽極反應Cu－2e－===Cu2＋Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等陰極反應Cu2＋＋2e－===CuCu2＋＋2e－===Cu溶液變化Cu2＋濃度保持不變Cu2＋濃度減小，金、銀等金屬沉積形成陽極泥總結(jié)歸納許多手機都采用了陽極氧化工藝，鋁型材陽極氧化是一種電解氧化，鋁及其合金在外加電流的作用下，在鋁制品(陽極)上形成一層多孔而致密，平整且均勻的氧化鋁，以防止鋁合金進一步氧化

陽極：2Al-6e-+

3H2O=Al2O3+

6H+

陰極：2H++

2e-=H2↑練習一電解裝置如圖，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺。已知：3I2+6OH-=