4.2.2电解原理的应用课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

POWERPOINT 电解原理的应用 ——第四章第二节第二课时 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。 Cl2 NaOH 阳极反应： 2Cl-－2e-=Cl2↑ Cl->OH- 阳极离子放电顺序： 阴极反应： 2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- H＋>Na＋ 阴极离子放电顺序： 总反应化学方程式： 2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 电解 电解 应用：氯碱工业（教材106图4-11） 应用1：电解饱和食盐水（氯碱工业） 缺点： 1. 阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合，遇火或遇强光会发生爆炸。 2. 阳极产生的Cl2与移向阳极的OH-会反应，影响烧碱的产量与纯度：Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O 【问题探究】 下图装置是氯碱工业的原理，直接这样进行氯碱工业有什么缺点？工业上是通过什么方式解决这个问题的？ － + Cl2 Cl2 Cl— H2 Na+ H+ OH— 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 惰性电极 阴 极 碳钢网 阳极室 阴极室 阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl-、OH-离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 离子交换膜的作用： (1)避免阳极产物Cl2与阴极产物OH-、H2 发生反应； (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 解决方法: 交换膜的分类及应用 知识拓展 电 解 饱 和 食 盐 水 液碱 湿氢气 湿氯气 NaOH 含氯漂白剂 Cl2 H2 HCl 有机合成 造纸 玻璃 肥皂 纺织 印染 有机合成 氯化物合成 农药 盐酸 有机合成 金属冶炼 图4-1 氯碱工业产品及其应用 电极反应： 阳极（纯铜）： 阴极： Cu2++2e-＝Cu 镀铜反应原理：应用电解原理在某些金属(Fe) 表面镀上一层其它金属(Cu)的过程。 总反应: Cu + Cu2+= Cu2++Cu 现象: 阳极(纯铜)溶解 阴极铁棒表面有红色物质生成 Cu-2e-=Cu2+ 应用2：电镀 概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。 主要目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。 + 镀件 镀层金属 － 含镀层金属离子的盐溶液 阳极金属本身参加电极反应，电解质溶液的浓度保持不变 ①电极： ②电镀液： 阳极——镀层金属 阴极——待镀金属或镀件 含有镀层金属离子的电解质溶液 ③电镀的特点 若在铜片上镀银时，又该如何设计? 举一反三 应用3：电冶金 (1)冶炼钠： 阴极：2Na+ + 2e- =2Na 阳极：2Cl--2e- =Cl2↑ 通电 总反应：2NaCl (熔融) 2Na+Cl2 ↑ 原理: （活泼金属的制备） 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，适用于一些活泼金属单质的制取，像钠、钙、镁、铝等活泼金属，对于这些金属，电解几乎是唯一可行的工业方法。 （3）电解熔融的氯化镁：（制取金属镁） （2）电解熔融的氧化铝：（制取金属铝） 【思考2】工业制取镁，用的氯化镁而不用氧化镁？制取铝时，用的是氧化铝而不用氯化铝？ 原因：因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多，浪费了能量；氯化铝是共价化合物，共价化合物为分子晶体，不能电解。而氧化铝是离子化合物，可电解。 【思考1】电解熔融NaCl的方法可制备金属钠，金属Mg、Al如何制备呢？ 助熔剂：冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)降低Al2O3的熔点 应用3：电冶金： （活泼金属的制备） 阳极： 阴极： 2Cl- －2e- = Cl2↑ Mg2+ + 2e- = Mg MgCl2(熔融) == Mg + Cl2 ↑ 电解 阳极： 阴极： 总反应： 6O2- －12e- = 3O2↑ 4Al3+ + 12e- = 4Al 2Al2O3(熔融) == 4Al + 3O2↑ 电解 冰晶石 　　 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。 电解精炼的结构 阳极——粗铜 阴极——纯铜 电解液——CuSO4溶液 阳极：Zn－2e-＝Zn2+ Fe－2e-＝Fe2+ Ni －2e-＝Ni2+ Cu－2e-＝Cu2+ Au、Ag——阳极泥 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu CuSO4溶液 精铜 粗铜 Ag Au 阳极泥 CuSO4溶液的浓度略减小 应用4：电解精炼铜 阳极：粗铜 Zn Fe Ni Cu Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+ 阴极: 纯铜 Cu2+ + 2e- = Cu 阳极泥 以阳离子形式留于溶液中 应用4：电解精炼铜 　　 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。 Ag Au 还原反应 氧化反应 14 思考：电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？ 减小 说明： 当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥，阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料。 特点： ① 阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失（Zn、Fe、Ni等）去电子而溶解 ②溶液中CuSO4的浓度基本不变（略减小） 电解池、电解精炼池、电镀池的比较 电解池 电解精炼池 电镀池 定义 形成 条件 电极 名称 电极 反应 将电能转变成化学能的装置。 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。 ①两电极接直流电源 ②电极插人电解质溶液 ③形成闭合回路 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：电源正极相连 阴极：电源负极相连 阳极：镀层金属 阴极：镀件 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 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 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 1.电解饱和食盐水 以制造烧碱、氯气和氢气。（氯碱工业） 课堂小结 2.电镀 4.电解精炼铜 3.电解冶金 17 巩固练习 1.利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银，下列有关说法正确的是（ ） A.通电后，Ag+向阳极移动 B.银片与电源负极相连 C.该电解池阴极发生的电极反应可表示为 D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 C 18 巩固练习 2.下列有关电化学装置完全正确的是（ ） C 19 $$