4.2.2电解的应用 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

4.2.2 电解原理的应用 第四章 化学反应与电能 陕西省西安中学 文玥茗 1 2 【新课导入】 电解技术是人类创造新物质的重要手段，因此也成为了化学重要分支—电化学或能源化学的基础，电解工业开始发展。 （教材105 资料卡片） 3 1、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。通式：Mn+ + ne- = M 2、电冶金：电解法可将通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来，所以是冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属的一种重要方法。 一、电冶金 Ag+>Fe3+>Cu2+ > H+(酸）> Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 只有在熔融状态下可以放电，在水溶液中由于水可以电离出H+，它们没有机会放电 想一想：如何实现难还原的活泼金属阳离子的冶炼？ 4 【任务一：电解熔融氯化钠原理探究】 1、画出通电后熔融氯化钠中的微粒并标出通电后微粒的运动情况。 2、写出阴极和阳极的电极方程式。 NaCl ====== Na++Cl- Na+ Cl- 阴极：2Na+ + 2e- = 2Na 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 总反应：2NaCl（熔融） ====== 2Na+Cl2↑ 电解 5 阴极环绕在阳极外面，两极之间用隔膜隔开。 电解熔融氯化钠装置示意图 6 【任务二：电解饱和食盐水原理探究】 1、用石墨做电极，预测电解饱和食盐水的电极反应产物，说明分析过程。 2、电解后测得产品可能不纯，分析可能原因，简要说明思路。 食盐水中的离子： H＋、Na＋、Cl－、OH－ Cl－、OH－ H＋、Na＋ 7 【任务二：电解饱和食盐水原理探究】 Cl－>OH－ 阳极离子放电顺序： 阳极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ H＋>Na＋ 阴极离子放电顺序： 8 总反应化学方程式： 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 电解 2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 电解 立足工业生产，上述装置的缺点： 1、阳极产生的Cl2与移向阳极的OH-反应影响烧碱的产量与纯度； 2、阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合可能会引起爆炸。 Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 金属钛网 碳钢网 阴极室 阳极室 Na+ H+ Cl- H2 Cl2 9 工业生产：离子交换膜法电解饱和食盐水 资料卡片：离子交换膜（简称离子膜）是一类高分子膜，它能选择性地使物质通过。例如，阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。质子交换膜只能让H+通过等。 增强水的导电性 阳 应用：氯碱工业产品及其应用（教材106图4-11） 电解饱和食盐水 H2 NaOH 湿氯气 湿氢气 液碱 Cl2 金属冶炼 有机合成 HCl 盐酸 含氯漂白剂 有机合成 氯化物合成 农药 有机合成、造纸 玻璃、肥皂 纺织、印染 二、氯碱工业 11 【问题提出】 电镀是应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。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。（镀层金属通常是一些在空气或溶液中不易发生变化的金属） 精美的电镀制品 三、电镀 如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？ 12 设计思路及依据 确定阴极 阴极材料： 阴极反应物： 确定阳极 阳极材料 阳极反应物： 构成闭合 回路 离子导体： 电子导体： 铁制品 Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 铜片 Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应) 导线 CuSO4溶液 【任务三：铁上镀铜实验设计】 【方法引导】在设计电镀装置时，通常需要重点考虑以下两个方面的问题：1、如何使镀层金属或合金沉积在待镀金属（镀件）表面？2、电解质溶液应该如何选择？ 13 ①电极： 阳极：镀层金属(M－ne－＝Mn+) 阴极：待镀金属制品（即镀件） (Mn++ ne－＝M) ②电镀液： 含有镀层金属离子(Mn+)的电解质溶液 14 小结：电镀池的构成 溶液中CuSO4的浓度保持不变 【想一想】电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 【任务三：铁上镀铜的实验设计】 电解原理也应用于金属的电解精炼。电解精炼过程与电镀过程相似。 14 黄铜矿 粗铜（含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质） 精铜 【思考】粗铜中含Cu约98.5%，还含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，如何用电解的方法得到纯铜？ 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。 【问题提出】 1.阳极和阴极材料分别是？ 2.粗铜中的杂质金属如何除去？ 3.电解精炼后，CuSO4溶液浓度有何变化？ 【知识支持】金属活泼性：锌＞铁＞镍＞铜＞银＞金 16 【任务四：电解精炼铜原理探究】 阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+ Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu 略减小 阳极 阴极 阳极泥（含Ag、Au） CuSO4溶液 阳极放电顺序：金属 ＞ OH- ＞ SO42- 阴极放电顺序：Cu2+ ＞ H+ ＞ Fe2+ 阳极上活泼性比铜差的金属不能失去电子，而是以单质形式沉积于阳极底部，成为阳极泥，这样就可以提炼金、银等贵重金属 【想一想】电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 【任务四：电解精炼铜原理探究】 18 【课堂小结】 阅读课本P109资料卡片了解电有机合成原理 【课后拓展】 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$