1.2.4电解原理的应用（同步课件）-高二化学同步精品课堂（苏教版2019选择性必修第一册）

第二节 化学能与电能的转化 课时4 电解原理的应用 第一章 化学反应与能量变化 授课人： 学习目标 1．通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 2．通过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。 课程导入 精微电化学加工技术 课程导入 电解——人类创造新物质的重要手段 电解 电解除广泛应用于金属矿物冶炼、金属精炼外，还促进了电镀、污水处理等领域的技术革命。 电解帮助人类创造出更多自然界不存在的新物质，成为化学重要分支——电化学或能源化学的基础，因此也形成了电解工业。 随着科技的进步，电化学的应用领域不断拓展，已广泛应用于化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、环保等各工程技术领域中。 用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。 一、氯碱工业 一、氯碱工业 电解NaCl溶液 一、氯碱工业 电解NaCl溶液 通电前： NaCl Na+ + Cl- H2O H+ + OH- 向阴极迁移 向阳极迁移 通电时： H+→ H+→ 一、氯碱工业 电解NaCl溶液 通电前： NaCl Na+ + Cl- H2O H+ + OH- 向阴极迁移 向阳极迁移 通电时： 氧化反应 放电顺序 Cl- ＞ OH- 还原反应 H+ ＞Na+ 放电顺序 2H2O＋2e－==H2↑+2OH－ 2Cl－－2e－==Cl2↑ 一、氯碱工业 能否用该电解池制备Cl2、H2 和NaOH？ 若不能，该怎样改进装置？ 阴极区域 阳极区域 2NaCl + 2H2O 通电 H2 ↑ + 2NaOH + Cl2↑ 一、氯碱工业 看来我们用电解的基本原理推测出的电解饱和食盐水的产物是合理的。请大家思考：能否用该电解池制备氢气、氢氧化钠和氯气？若不能，该怎样改进装置呢？ 大家再聚焦这个反应的总反应方程式，电解氯化钠溶液，阴极区域生成氢气、氢氧化钠，阳极区域生成氯气。再看电解池，会发现在这个电解池里，阴极区域和阳极区域是相通的，因而两极电解所得到的产物可以相互接触。 1．Cl2 与 NaOH 反应 Cl2 + 2OH- === ClO- + Cl- + H2O 一定条件 2．H2 与 Cl2 混合易爆炸 H2 + Cl2 === 2HCl 一、氯碱工业 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。 2、防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。 阳离子交换膜的作用： 1、只允许Na＋等阳离子通过，不允许Cl－、OH－等阴离子及气体分子通过。 一、氯碱工业 大家可能是这样预测的： 饱和氯化钠溶液，在通电前，溶质氯化钠完全电离成钠离子和氯离子；水，极微弱的电离成氢离子和氢氧根。外接直流电源通电后，钠离子和氢离子向阴极迁移，氯离子和氢氧根向阳极迁移。那么谁会优先放电呢？ 交换膜的作用 隔离某些物质，防止发生化学反应。 能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 一、氯碱工业 用于物质的制备（电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质） 用于物质的分离、提纯 1 2 3 4 离子交换膜由高分子特殊材料制成，分四类： (1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 (4)双极膜(由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜)， 双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。 常见的离子交换膜 一、氯碱工业 一、氯碱工业 利用四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸) 阳极反应： 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应： 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ H2PO H＋ Na＋ 例1 一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH) 存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B．Ⅰ区的SO 通过隔膜向Ⅱ区迁移 C．MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋ ===Mn2＋＋2H2O D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH) ＋Mn2＋＋2H2O A 典