第四章第二节4.2《 电解池》课件2021-2022学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第二节 电解池 新人教版选择性必修一 第四章 化学反应与电能 1 电解池 第1课时 2 从铜矿石到景泰蓝工艺品 黄铜矿 紫铜胎体 景泰蓝工艺品 大家知道景泰蓝制作技艺是我国首批国家级非物质文化遗产名录中一颗璀璨的明星。那么当代制备景泰蓝工艺，从黄铜矿、制得紫铜胎体，然后再到景泰蓝工艺品，这其中主要的化学反应原理是什么呢？接下来的三节课我们将来一起揭秘。 3 从铜矿石到景泰蓝工艺品 黄铜矿 氯化物溶液 浸出液 主要成分 CuCl2 NaCl 湿法炼铜 粗铜 精铜 紫铜胎体 电解 电解精炼 和 从铜矿石到景泰蓝工艺品的一种工艺流程是这样的：先是将从自然界得到的黄铜矿，用氯化物溶液浸润溶解，得到主要成分有氯化铜和氯化钠的浸出液；浸出液经电解得到粗铜；粗铜再经电解精炼得到精铜，精铜经工艺处理为紫铜。 4 从铜矿石到景泰蓝工艺品 黄铜矿 氯化物溶液 浸出液 主要成分 CuCl2 NaCl 湿法炼铜 粗铜 精铜 掐丝、点蓝、烧蓝、磨光 紫铜胎体 景泰蓝工艺品 电解 电解精炼 镀金 和 将紫铜做成不同形状的胎体后，再经过掐丝、点蓝、烧蓝、磨光处理，最后经过镀金工艺，一件美丽的景泰蓝工艺品方制作完成。下面，我们一起从化学的角度，在实验室从浸出液开始，去揭秘其中得粗铜、得精铜和镀金最终得景泰蓝工艺品的反应原理。 5 任务1 实验室探究电解得粗铜的原理 浸出液 主要成分 CuCl2和NaCl 湿法炼铜 粗铜 电解 我们先来看一下研究的起点。这个浸出液中主要的成分有氯化铜和氯化钠，是个复杂的混合体系。 6 任务1 实验室探究电解得粗铜的原理 浸出液 主要成分 CuCl2和NaCl 湿法炼铜 粗铜 电解 1.1 电解CuCl2溶液 1.2 电解NaCl溶液 1.3 电解CuCl2和NaCl的混合溶液 为了更好的研究电解基本原理，我们采用化繁为简的拆分方式，先探究电解氯化铜溶液的基本原理，然后探究电解氯化钠溶液的基本原理，最后再分析电解氯化铜和氯化钠的混合溶液。 7 1.1 用石墨电极电解CuCl2溶液 先探究电解氯化铜溶液。提到电解，同学们可能会想到初中学过的电解水，其装置示意图是这样的：主要有外接直流电源、导线、两个电极和被电解的物质水四部分。将该装置中的水换成氯化铜溶液，应该即可实现电解氯化铜溶液。 8 与直流电源的负极相连 与直流电源的正极相连 1.1 用石墨电极电解CuCl2溶液 归纳一下，也就是说电解装置的基本构成会有直流电源、电子导体和离子导体三部分。 其中，与直流电源正极相连的，我们把它叫做阳极。与直流电源负极相连的，我们把它叫做阴极。 9 1.1 用石墨电极电解CuCl2溶液 如右图连接好装置，两个电极材料均为石墨惰性电极，30伏直流电压，通电电解质量分数为25%的氯化铜溶液，会发生怎样的变化呢？让我们一起来看实验视频。 10 视频50秒：（需配音）如图，连接好装置，接通电源后，可以观察到，在阳极有大量气泡产生，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，证明产生的气体是氯气；在阴极有暗红色固体产生，是金属铜。这是加速播放的实验现象。 11 思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？ 宏观 微观 通电前 实验通电时，根据溶液具有均一性和稳定性的性质，铜离子带正电，被阴极吸引，向电解池阴极移动，得到电子，生成铜；氯离子带负电，被阳极吸引，向电解池阳极移动，失去电子，生成氯气。 12 通电前： H2O H+ OH- + CuCl2 Cu2+ + 2Cl- 1.1 用石墨电极电解CuCl2溶液 思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？ 符号表征 我们用化学符号来表示其中的过程应该是这样的： 通电前，氯化铜这种盐完全电离成铜离子和氯离子。在学习过电解水和弱电解质电离之后，同学也会想到水也有极微弱电离，溶液中还有极少量的氢离子和氢氧根。 13 通电前： H2O H+ OH- + CuCl2 Cu2+ + 2Cl- 1.1 用石墨电极电解CuCl2溶液 思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？ 符号表征 通电时： 向阴极迁移 向阳极迁移 那么在通电的时候，带正电的铜离子和氢离子向阴极迁移，带负电的氯离子和氢氧根向阳极迁移。 14 通电前： H2O H+ OH- + CuCl2 Cu2+ + 2Cl- 通电时： 向阴极迁移 向阳极迁移 2e- ↑ 2Cl- Cl2 - 氧化反应 放电顺序 Cl- ＞ OH- 2e- Cu2+ + Cu 还原反应 Cu2+ ＞ H+ 放电顺序 同理，根据实验现象，阳极上，氯离子优先失去电子生成氯气，发生氧化反应，这个过程也叫做放电。在此实验条件下，阳极粒子的放电顺序是：氯离子优先于氢氧根失去电子，即氯离子的还原性强于氢氧根离子，发生了氧化反应。