4.2.2 電解池的應(yīng)用 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)電解池第2課時(shí)

電解原理的應(yīng)用

1.通過對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化2.建立電解應(yīng)用問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)用學(xué)習(xí)目標(biāo)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)用一.電解飽和食鹽水：食鹽水中的離子：H＋、Na＋、Cl－、OH－濕潤的淀粉—KI試紙變藍(lán)預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：陰極有無色氣體產(chǎn)生，陰極端溶液先變紅；陽極產(chǎn)生的黃綠色氣體能使淀粉—KI溶液變藍(lán)。Cl－>OH－

（H2O）陽極離子放電順序：陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑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(xué)方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑電解2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－電解2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑電解陰極區(qū)域陽極區(qū)域【思考】此裝置是否能實(shí)現(xiàn)工業(yè)上大批量

安全穩(wěn)定生產(chǎn)氯氣和燒堿呢？1.Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng)，使產(chǎn)品不純2.生成的Cl2和H2混合，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O遇火或強(qiáng)光會(huì)爆炸思考：如何改良此裝置讓其適宜工業(yè)生產(chǎn)？(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,(2)避免生成物H2和Cl2混合－+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)陽極室陰極室陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。?增強(qiáng)導(dǎo)電性陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：總反應(yīng)：生成次氯酸鈉的反應(yīng)：向電解后的溶液中加入酚酞的現(xiàn)象：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑電解溶液變紅交換膜的分類及應(yīng)用知識(shí)拓展鎳包鋼芯1.概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的加工工藝。2.主要目的：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。二.電鍍

陽極材料：

；陰極材料：_______________:

電鍍液：用含有

的溶液作電鍍液。4.電鍍池的構(gòu)成:

鍍層金屬待鍍的金屬(鍍件)鍍層金屬離子5.電鍍的特點(diǎn):

電鍍液的組成及酸堿性保持不變3.作鍍層金屬的特性:在空氣或溶液中不易發(fā)生反應(yīng)（如：鉻，鎳，銀和合金）

設(shè)計(jì)思路及依據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象確定陰極陰極材料：陰極反應(yīng)物：確定陽極陽極材料陽極反應(yīng)物：構(gòu)成閉合回路離子導(dǎo)體：電子導(dǎo)體：鐵釘Cu2++2e-=Cu銅片Cu-2e-=Cu2+導(dǎo)線CuSO4溶液銅片溶解，鐵釘上有紅色固體析出【思考】如果想在鐵制品表面鍍上銅，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸O(shè)計(jì)一個(gè)電鍍裝置給鐵釘鍍銅的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)用品：鐵釘，銅片，石墨棒，CuSO4溶液，F(xiàn)eSO4溶液；燒杯，導(dǎo)線，電源實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)施

想一想：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？保持不變3.其電解池的構(gòu)成是用______作陽極，用_______作陰極，用______________________

作電解質(zhì)溶液。三、銅的電解精煉：一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。1.含義：利用電解原理將粗銅中的雜質(zhì)(如鋅、鐵、鎳、銀、金等)除去，以獲得電解銅(含Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)99．95％～99．98％)的過程。2.目的：制得電解銅，以增強(qiáng)銅的導(dǎo)電性可溶性銅鹽如CuSO4溶液

粗銅

純銅

【交流研討】結(jié)合現(xiàn)象，思考：1.陽極和陰極材料分別是？2.粗銅中的雜質(zhì)金屬如何除去？3.電解精煉后CuSO4溶液有何變化？支持信息：金屬活動(dòng)性:鐵>鎳>錫陽極：

ZnFeNiCuAgAuZn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni

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

陽極泥不能失去電子，以單質(zhì)的形式沉積于陽極底部,成為陽極泥,可提煉金、銀等貴重金屬陰極：Cu2++2e-=Cu提純銅時(shí)，銅后金屬（AgAu）掉落在陽極下方形成陽極泥.即提純哪種金屬，這種金屬活動(dòng)性順序之后的金屬就會(huì)在陽極形成陽極泥。陽極減少的質(zhì)量不等于陰極增加的質(zhì)量【小結(jié)】1.粗銅作陽極，純銅作陰極。2.陽極放電的金屬有鋅、鐵、鎳和銅，而銀、金、鉑等金屬不放電形成陽極泥，同時(shí)陰極只有Cu2+放電（優(yōu)于H+），所以能夠?qū)㈦s質(zhì)除去。3.Cu2+的濃度有所下降。且引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等雜質(zhì)，需定時(shí)除去。

一段時(shí)間后需要更換電解質(zhì)溶液。思考：1.電路中通過2mol電子陰極增重64g思考：1.電路中通過2mol電子陽極減少64g（√）（×）練習(xí)2：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，（已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+），下列敘述正確的是（）A.陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2++2e-═NiB.電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu、Pt等雜質(zhì)C.電解后，溶液中存在的陽離子只有Fe2+和Zn2+D.電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等B提純銅，銅以后的金屬會(huì)在陽極形成陽極泥，即提純哪種金屬，這種金屬活動(dòng)性順序之后的金屬就會(huì)在陽極形成陽極泥。

電鍍與電解精煉的比較（電鍍池和精煉池在本質(zhì)上都是電解池）

√××××A四、

電冶金1.金屬冶煉：使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程。原理：Mn++ne-=M2.電冶金電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要方法。對(duì)于冶煉Na、Ca、Mg、Al這樣的活潑金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。KCl、CaCl2、NaCl、MgCl2、Al2O3電解熔融電解質(zhì)：陰極反應(yīng)：陽極反應(yīng)：總反應(yīng)：Na++e-=Na2Cl--2e-=Cl2↑電解熔融氯化鈉制鈉裝置示意圖（2）電解熔融的氯化鎂（制Mg）陽極：陰極：2Cl-

－2e-=Cl2↑Mg2++2e-=Mg總：MgCl2(熔融)

==Mg+Cl2

↑電解（3）電解熔融的氧化鋁：（制Al）陽極：陰極：6O2-

－12e-=3O2↑4Al3++12e-=4Al總：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(shí)，用的是氧化鋁而不用氯化鋁？原因：因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)比氯化鎂高很多，浪費(fèi)能量；

氯化鋁是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不電解。冰晶石作助熔劑(Na3AlF6)

降低Al2O3的熔點(diǎn)。而氧化鋁是離子化合物，熔融狀態(tài)下可電