第1章 第3节 电能转化为化学能—电解-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1 化学反应原理【导与练】高中同步全程学习word（鲁科版）山东专用

第2课时　电解原理的应用 课程目标展示 素养目标达成 认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 1.变化观念与平衡思想:通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析,认识电能与化学能之间的能量转化。 2.证据推理与模型认知:建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型,加深对电解原理的理解和应用。 学习任务　电解原理的应用 NO.1　自主学习·夯实基础 1.电解食盐水 (1)电解食盐水是氯碱工业的基础。 (2)电解饱和食盐水:阳极反应式:2Cl--2e-Cl2↑;阴极反应式:2H++2e-H2↑;总反应电极反应式:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+ 2NaOH。 (3)电解饱和食盐水产物:阴极产物是H2和NaOH;阳极产物是Cl2。 (4)电解饱和食盐水阳离子交换膜的作用:一是隔离开Cl2和OH-防止两者反应;二是隔离H2和Cl2防止两者混合见光爆炸。 微点拨:电解饱和食盐水若无隔膜,电解会得到H2和NaClO。 2.电解精炼金属(以电解精炼铜为例) (1)电极材料:阴极是精铜,阳极是粗铜。 (2)电解质溶液:CuSO4溶液。 (3)电极反应:阳极主要反应:Cu-2e-Cu2+,阴极反应:Cu2++2e-Cu。 3.电镀 (1)电镀概念:应用电解原理,在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (2)电镀电极材料:阳极材料为镀层金属,阴极材料为镀件。 (3)电镀液:含有镀层金属离子的盐溶液。 4.电冶金 (1)K、Ca、Na、Mg、Al等非常活泼的金属一般采用电解法冶练。 (2)活泼金属阳离子氧化性很弱,除了电解,没有合适的还原剂把金属阳离子还原为金属单质。 微点拨:电解冶金一般采取电解熔融氯化物的方法,因为氯化物熔点较低,耗能低。但是电解法制取Al采取电解Al2O3法(因为AlCl3属于共价化合物,熔融态不导电)。 NO.2　互动探究·提升能力 探究1　电解饱和食盐水原理 小李同学学习了电解知识后就在家自制“84”消毒液。制作过程如下: 1.取碳棒两根。 2.如图用矿泉水瓶一上一下钻两个与碳棒粗细相同的圆孔。 3.如图把两根碳棒插入圆孔,并用万能胶密封。 4.如图注入盐水,碳棒连接直流电源两个电极。 问题1:小李同学如何判断上下两个电极哪个是阳极,哪个是阴极? 提示:产生黄绿色气体的电极为阳极。 问题2:若要制取“84”消毒液,应该让上、下电极哪一个产生氯气? 提示:应该让下面电极产生氯气,上边电极做阴极产生NaOH,这样氯气上浮,充分接触NaOH。 问题3:小李同学的实验过程需要注意什么问题? 提示:应该把矿泉水瓶敞口进行电解,并注意通风,防止强光照射瓶子。因为氯气有毒,且未完全反应的氯气与氢气遇强光照射可能会造成危险。 探究2　电解精炼铜过程中杂质去除原理 问题4:粗铜所含杂质的分类? 提示:一类是活泼性强于Cu的杂质:Zn、Fe、Ni;一类是不如Cu活泼的杂质:Ag、Pt、Au。 问题5:两类杂质最终去向? 提示:活泼性强于Cu的杂质优先失电子变为离子进入并留在了溶液中;活泼性弱于Cu的杂质形成阳极泥坠落至阳极下方。 问题6:电解过程中电解质溶液浓度是否改变? 提示:改变,CuSO4浓度越来越小,而杂质ZnSO4、FeSO4、NiSO4越来越多。 探究3　电镀用镀层金属做阳极(以电镀铜为例)的原因 问题7:电镀铜过程若用惰性阳极材料,则电镀液中CuSO4浓度会如何变化? 提示:会逐渐降低,Cu2+浓度降低后会导致Cu析出变慢,这样会导致后期电镀的镀层厚度变薄,质量下降。 问题8:电镀铜过程中电镀液浓度是否变化? 提示:不变,因为阳极发生Cu-2e-Cu2+,阴极发生Cu2++2e-Cu,根据两极放电量相等,则阴极消耗的Cu2+与阳极生成的Cu2+理论上相等,所以浓度不变。 问题9:电镀铜阳极能不能用粗铜?为什么? 提示:不能,如果用粗铜,电镀液中Cu2+浓度会逐渐减小,容易导致镀层厚薄不均匀。 电解精炼与电镀对比 电解精炼池 电镀池 定义 利用电解原理提纯金属的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置 装置 举例 形成 条件 ①不纯金属作阳极,纯金属作阴极; ②含该金属阳离子的可溶盐溶液作电解质溶液; ③形成闭合回路 ①镀层金属作阳极,接直流电源正极,镀件接直流电源负极,作阴极; ②电镀液必须是含有镀层金属阳离子的盐溶液; ③形成闭合回路 电极 反应 以精炼铜为例 阳极:Cu(粗铜)-2e-Cu2+(主要) 阴极:Cu2++2e-Cu(精铜) 以铁上镀锌为例 阳极:Zn-2e-Zn2+ 阴极:Zn2++2e-Zn 联系 非惰性金属的电镀池相当于是该金属电解精炼池阳极为纯金属的电解精炼 凝练素养:通过对电解精炼、电镀的学习,培养