1.2.5 电解原理的应用 课件 2023-2024学年高二上学期化学苏教版（2019）选择性必修1

专题一 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化 第五课时 电解原理的应用 苏教版∙选择性必修1 课前导入 2 奥运金牌是纯银镀金，按照规定，镀金不低于6克；银牌则是百分之百纯银，铜牌中95%-98%的成分为铜，再加上一部分锌。预计6000枚奥运奖牌将会用去超过1吨的黄金和白银。 思考：制作奥运金牌时，如何纯银上镀金？ 课前导入 3 1.变化观念与平衡思想： 通过对氯碱工业、电镀、铜的电解精炼、电冶金原理的分析，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。 教学目标 4 氯气和烧碱是重要的化工原料。 工业上利用电解饱和食盐水制氯气和烧碱，称为氯碱工业。 氯碱工业 5 总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ 电解 2Cl-+2H2O 2OH-+ Cl2↑ + H2↑ 电解 【思考】根据电解原理，分析使用惰性电极电解食盐水时，如何制得氯气和烧碱？ 阴极 阳极 离子 分析电极反应 产物检验方法 总反应 NaCl溶液 电解饱和食盐水（氯碱工业） 6 电解原理 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：2H2O +2e- =H2＋2OH－ 总反应： 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 能否用该电解池制备Cl2、H2 和NaOH？若不能，该怎样改进装置？ NaCl溶液 缺点: 电解产物之间能够发生化学反应 NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火或强光能发生爆炸 电解饱和食盐水（氯碱工业） 7 Cl2 H2 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O(含少量NaOH) 阳离子交换膜 阳极金 属钛网 阴极 碳钢网 + － 电解原理 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：2H2O +2e- =H2＋2OH－ 总反应： 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 氯碱工业规律： 氢气烧碱出阴极，氯气阳极两相隔。 （避免Cl2与NaOH反应，防止Cl2和H2混合而引起爆炸） 补充Na+和Cl- 增强溶液导电性 电解饱和食盐水（氯碱工业） 8 氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、含氯漂白剂等。 (2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、有机合成、农药等领域中广泛应用。 电解饱和食盐水（氯碱工业） 9 2.“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一 种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱 和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有 较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、 d都为石墨电极。完成下列填空： (1)a为电源的_____极，c为电解池的_____极(填“正”“负”“阴”或“阳”)。 负 阳 课堂练习 (2)d电极的电极反应式：_________________________，电解产生消毒液的总化学方程式为________________ ___________________。 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ NaCl＋H2O 课堂练习 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。 常见的离子交换膜 电解饱和食盐水（氯碱工业） 12 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。 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 电解饱和食盐水（氯碱工业） 13 铜导线 黄铜矿（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质） ? 精炼 1、含义：利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去，以获得电解铜(含Cu的质量分数达99．95％～99．98％)的过程。 2、目的：制得电解铜，以增强铜的导电性 铜的电解精炼 14   材料 电极反应式 阳极     阴极     电解液   —— Cu2+ +2e- ＝Cu ①Zn－2e-＝Zn2+ ②Fe－2e-＝Fe2+ ③Ni－2e-＝Ni2+ ④ 粗铜 精铜 CuSO4溶液 Cu－2e-＝Cu2+ 铜的电解精炼 15 电解精炼过程中，电解液组分（如浓度、酸碱性）是否变化？ Cu2+浓度减小，需定期补充电解液 阴阳两电极的质量差有何变化？阳极泥有何作用？ 阳极减轻，阴极增重，且不相等；提炼贵金属、稀有金属、其他有价金属 铜的电解精炼 16 阳极材料 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等） 阴极材料 纯铜 阳极反应           阴极反应   “阳极泥” 溶液变化 Zn－2e－===Zn2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Ni－2e—===Ni2+ Cu－2e－===Cu2＋ Cu2+ + 2e- === Cu Ag、Au等金属杂质失电子能力弱，会以单质形式沉积，形成“阳极泥”。 ①电解质溶液的Cu2+浓度_______ ②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去 减小 铜的电解精炼 17 电镀 18 （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过程。 （2）目的：使金属增强抗腐蚀能力，防止金属氧化，增加美观和表面硬度。 镀铜 镀铬 镀镍 电镀 19 请应用电解原理，设计实验方案，在铁钉上镀铜。 1.铁制品应该在哪一极？ 2.电解质溶液中应该含有什么离子？ 3.另一极应该用什么材料做电极？ 阴极 铜离子 纯铜做电极 阳极： 阴极： Cu2++2e-＝Cu Cu-2e-=Cu2+ 电解一段时间后溶液中硫酸铜浓度怎样变化？ 硫酸铜浓度不变 电镀 20 电镀 21 （4）特点： （3）电镀池的结构： 阴极——待镀金属（镀件） 电镀液——含有镀层金属阳离子的盐溶液 阳极——镀层金属 阳极本身参加电极反应；电解质溶液的浓度保持不变(电镀液的组成及酸碱性保持不变)。 + 镀件 镀层金属 － 含镀层金属离子的盐溶液 电镀 22 (1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 (2)电镀过程中的“一多，一少，两不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“两不变”：电镀液(电解质溶液)的浓度不变和溶液pH等保持不变。 总结归纳 (2)基础实验：铁钉镀锌 根据电解原理，设计在铁钉上镀锌的实验方案。 电解原理 阳极：________ ， 阴极：_________ _______ 电镀方案   电极 材料 阳极： ， 阴极：_____ 电镀液 ZnCl2溶液 镀件 铁钉 锌片 铁钉 Zn－2e－ ===Zn2＋ Zn2＋＋2e－ ===Zn 电镀 24 (3)某电镀银实验装置如图所示。 请回答下列问题： ①银为 金属，与直流电源的 相连，作阳极；待镀金属制品与直流电源的 相连，作阴极；含银离子的溶液为 ，含有镀层金属离子。 ②阳极反应式为 ； 阴极反应式为 。 镀层 正极 负极 电镀液 Ag－e－===Ag＋ Ag＋＋e－===Ag ③可观察到的现象是待镀金属制品表面___________ ，银 。 ④含银离子的溶液浓度的变化是 。 不变 镀上一层光亮的银 不断溶解 电镀 25 电解精炼池 电镀池 定义 形成条件 电极名称 特点 原电解质溶液中金属离子的浓度减小 阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 ②电镀液须含有镀层金属的离子 阳极：镀层金属 阴极：镀件 应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。 ①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极 ②电解质溶液须待提纯金属的离子 阳极：不纯金属 阴极：纯金属 电解精炼池、电镀池的比较 26 得电子，被还原 Mn+ M +ne- 正价 0价 K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au 电解法 热还原法 热分解法 富集法 通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来 (1)原理：比较活泼的金属，常用电解其熔融盐的方法制取，使金属离子得电子被还原。 电冶金 27 2NaCl (熔融) 2Na + Cl2↑ MgCl2 (熔融) Mg + Cl2↑ 2Al2O3 (熔融) 4Al + 3O2↑ 电解 冰晶石 助熔剂：冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)降低Al2O3的熔点 PS：(1)电解法制钠、钾、镁、铝时不能电解含有这些金属阳离子的水溶液。 (2)工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg；用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。（由于AlCl3是共价化合物，无法导电） 电冶金 28 熔融NaCl 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- 2Cl- － 2e- == Cl2 Na++ e- == Na 氧化反应 还原反应 2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑ 电解 电冶金 29 电解原理的应用 电解饱和食盐水 电镀 电解精炼 电冶金 原理 现象及检验 离子交换膜 产品及应用 定义 目的 电镀池构成 特点 原理 本质 工业电解熔融氯化钠 归纳总结 30 金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，思考回答下列问题： (1)阳极发生　　　反应，其电极反应式：________________________ 。 (2)电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加　　　　(填“相等”或“不相等”)。 氧化 Ni－2e－===Ni2＋，Fe－2e－ ===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋ 不相等 课堂练习 (3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有　　　　　　、Ni2＋等。 (4)电解后，电解槽底部含有　　　　等金属。 Fe2＋、Zn2＋ Cu、Pt 下节课见！ Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.83.100 $$