第4章 第2节 第2课时 电解原理的应用-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1人教版（教师用书）

第2课时　电解原理的应用 1．通过对氯碱工业、铜的电解精炼、电镀、电冶金等原理的分析，了解电解原理在工业生产中的应用。 2．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。 知识点一　电解原理的应用 1．电解饱和食盐水 (离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图) (1)电极反应式 阳极：　2Cl－－2e－===Cl2↑　； 阴极：　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　。 (2)总反应离子方程式 　2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－　。 (3)氯碱工业产品及其应用 ①产品NaOH，可用于有机合成、造纸、玻璃、肥皂等工业。 ②产品Cl2，可用于NaOH生产含氯漂白剂，Cl2还可用于有机合成中，氯化物合成及生产农药等。 ③产品H2，可用于有机合成、金属冶炼等。 2．电镀 (1)定义：利用__电解__原理在某些金属表面镀上一薄层其他__金属__或合金的方法。 (2)目的：使金属增强__抗腐蚀__能力，增加美观度和表面硬度。 (3)实例(在铁件上镀铜) ①阴极：a.材料：__Fe__， b．电极反应式： 　Cu2＋＋2e－===Cu　 ； ②阳极：a.材料： __Cu__， b．电极反应式： 　Cu－2e－===Cu2＋　； ③电解质溶液：__CuSO4__溶液。 3．电解精炼铜 4．电冶金 金属冶炼 的本质 使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中__还原__出来，如Mn＋＋ne－===M 电冶金 电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属 实例 电解熔融的氯化钠。 阳极反应：　2Cl－－2e－===Cl2↑　； 阴极反应：　Na＋＋e－===Na　； 总反应：　2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑　。 [思考探究] 1．实验目的：模拟电解原理的应用。 实验装置： (1)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是：________________________________________________________________________。 (2)关于电镀和电解精炼粗铜的说法，正确的是________。 A．在铁件上镀铜时，电解质CuSO4溶液浓度逐渐减小 B．电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等 C．电解精炼铜时，阳极减少64 g，则电路中转移电子数为2NA D．电解精炼铜时，阴极增加64 g，则电路中转移电子数为2NA E．电解精炼铜时，活泼性较差的Ag、Au以单质的形式形成阳极泥 (3)工业生产金属镁和金属铝均采用电解法，制取Mg时电解的是熔融的MgCl2，而制取Al时电解的是熔融的氧化铝，不是AlCl3，原因是________________________________________________________________________。 提示　(1)防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应 (2)DE (3)MgCl2是离子化合物，在熔融状态时导电，而AlCl3是共价化合物，在熔融状态不导电，故制取金属铝用的是电解熔融的氧化铝(属离子化合物) 2．教材资料卡片中提到许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。例如，制造尼龙—66的原料己二腈[NC(CH2)4CN]用量很大，传统上以乙炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以丙烯为原料制备丙烯腈(CH2===CHCN)，再用丙烯腈电合成己二腈。已知电合成己二腈的总反应为2CH2===CHCN＋H2O===NC(CH2)4CN＋O2↑。 则阳极反应式：________________________________________________________________________， 阴极反应式：________________________________________________________________________。 提示　2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN [归纳提升] 1．氯碱工业的生产过程 2．电镀和电解精炼的三个关键知识 (1)电镀铜中电解质溶液的浓度保持不变，而电解精炼铜中Cu2＋的浓度逐渐减小，Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等的浓度逐渐增大，因此电解精炼铜时需要定期更换电解质溶液。 (2)电镀中阳极减小的质量等于阴极增加的质量。而电解精炼中，阳极减小的质量与阴极增加的质量不相等。 (3)不论电镀还是电解精炼，阳极失去电子的物质的量与阴极得到电子的物质的量必然相等。 1. 氯碱工业用离子交换膜法电解饱和