4.2.2 電解原理的應(yīng)用 同步教學(xué)課件 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)

電解池課時(shí)2電解原理的應(yīng)用課堂導(dǎo)入課堂導(dǎo)入工業(yè)上制備的銅，其含Cu約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質(zhì)，為粗銅，需要通過(guò)再次精煉處理才能得到純度為99.99%精銅，如何用電解的方法得到純銅？課堂學(xué)習(xí)根據(jù)已學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)精煉銅的實(shí)驗(yàn)裝置。電解原理的應(yīng)用如何讓粗銅中的銅變成銅離子進(jìn)入溶液；粗銅生成銅離子，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)在陽(yáng)極進(jìn)行；陽(yáng)極材料選擇粗銅，陰極材料選擇精銅；電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液，其銅離子遷移到陰極得電子，析出為銅。課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用陽(yáng)極(粗銅)發(fā)生反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+粗銅含有鐵、銀、金等雜質(zhì)，接通直流電源后粗銅中排在Cu前面的金屬在陽(yáng)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)入溶液中。副反應(yīng)：Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+而Zn2+、Ni2+比Cu2+難還原，故不在陰極得電子析出，只留在電解質(zhì)溶液里。銀、金等金屬雜質(zhì)的失電子能力比銅弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子，故以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥，可以作為提煉金、銀等貴金屬的原料。課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用陰極(純銅)發(fā)生反應(yīng)：Cu2++2e-=CuCuSO4溶液中Cu2+、H+以及陽(yáng)極材料失電子溶解的Cu2+、Zn2+、Fe2+和Ni2+，都向陰極遷移。放電順序：Cu2+>H+>Ni2+>Fe2+>Zn2+Cu2+析出為銅單質(zhì)，其他離子留在溶液中，從而達(dá)到粗銅精煉的目的。生活中為了使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，以及增加表面硬度和美觀，通常在這些金屬表面鍍上一薄層在空氣或溶液中不易發(fā)生變化的金屬(如鉻、鎳、銀)和合金(如黃銅)。課堂學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用電鍍是應(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。主要目的是增強(qiáng)金屬抗腐蝕能力，增加美觀或表面硬度。鍍層金屬通常是鉻、鎳、銀、黃銅等。通過(guò)電鍍完成的奢侈品，通常表面為貴金屬，內(nèi)部卻是一些價(jià)格低廉的金屬(假貨)，那么到底什么是電鍍呢？課堂學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用電鍍時(shí)，通常把待鍍的金屬制品一端作陰極，把鍍層金屬一端作陽(yáng)極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。電鍍金至今已有兩百多年的歷史。金鍍層具有金黃色外觀和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，既可以作為裝飾性鍍層，又可作為功能性、防護(hù)性鍍層。課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用陽(yáng)極的電極材料是金，本身非常難失去電子，在溶液中的氰根離子的幫助下通過(guò)電解失去電子，同時(shí)溶液中的氫氧根也可以失去電子，變成水和氧氣。Au

+2CN-

-e-

=[Au(CN)2]- 4OH-

-4e-

=2H2O+O2↑金離子和氰根離子一起形成的更復(fù)雜的離子遷移到陰極得到電子，又析出金單質(zhì)和氰根離子，水分子也可以得到電子，變成氫氣和氫氧根。[Au(CN)2]-

+e-=Au

+2CN- 2H2O+2e-

=H2↑+2OH-

課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用氰化物鍍金工藝具有優(yōu)良的鍍液和鍍層綜合性能，至今仍是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的鍍金體系。氰化物體系具有高穩(wěn)定性，CN-能夠與Au+配位形成Au(CN)2-，絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)高達(dá)1038。但大量的游離CN-對(duì)操作人員的健康會(huì)造成極大威脅，還存在腐蝕光刻膠等問(wèn)題。利用亞硫酸根離子和金離子形成的復(fù)雜離子替代氰根和金離子形成的復(fù)雜離子的電鍍金方法，填補(bǔ)了我國(guó)無(wú)氰鍍金的空白。[Au(SO3)2]-＋e-＝Au＋2SO3-課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用

電鍍電解精煉裝置陽(yáng)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(yáng)極反應(yīng)Cu-2e-=Cu2+Zn-2e-=Zn2+、Cu-2e-=Cu2+等陰極反應(yīng)Cu2++2e-=CuCu2++2e-=Cu溶液變化Cu2+濃度保持不變Cu2+濃度減小，金、銀等金屬形成陽(yáng)極泥課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用電解法適用于冶煉用普通還原劑難以還原的活潑金屬，如鈉、鈣、鎂、鋁等金屬的冶煉。NaCl(熔融)

=Na++Cl-陽(yáng)極：2Na++2e-=

2Na陰極：2Cl--2e-=

Cl2↑課堂學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)用金屬冶煉的本質(zhì)是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過(guò)程，用電解法可將通常極難被還原的活潑金屬?gòu)乃鼈兊幕衔镏羞€原出來(lái)，即稱為電治金。根據(jù)Mn++ne-=

M的電解原理，分析右圖工業(yè)制取鋁單質(zhì)的工藝流程，寫(xiě)出相應(yīng)的反應(yīng)原理。課堂學(xué)習(xí)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課堂鞏固C一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡(jiǎn)單裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(

)A．a(chǎn)為直流電源的正極B