4.2.2 电解原理的 应用课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二节 电解池 第四章 化学反应与电能 第二课时 电解原理的应用 引入 氯气和烧碱是重要的化工原料。 Cl2 NaOH 氯碱工业产品 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 氯碱工业 电解饱和食盐水原理 用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，画出实验室电解氯化钠溶液的简易装置图，并完成下列表格 任务一 电极反应式 电极现象 电极产物检验 阳极 阴极 总反应 2Cl- - 2e- =Cl2↑ 2H2O +2e- ＝ H2↑ ＋2OH－ 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 电解 产生刺激性气味气体 有气泡产生 湿润的淀粉-KI试纸变蓝 爆鸣实验，加酚酞后变红 阴极 阳极 石墨 石墨 NaCl溶液 4 实验室电解饱和食盐水 实验步骤 ①将饱和NaCl溶液加入U形管中，连接电极和电源，开始电解，观察现象。 ②将湿润的湿润的淀粉-KI试纸靠近阳极，观察现象。 ③往阴极滴加2~3滴酚酞，观察现象。 ④断开电源，实验结束。 电解饱和食盐水的工业生产 用上述装置进行工业生产可能出现的问题？ 工业生产主要原则 三高 三低 安全性高 产率高 产品纯度高 成本低 能耗低 排放的三废低 电解饱和食盐水的工业生产 用上述装置进行工业生产可能出现的问题分析 任务二 分析方向 可能出现的问题 问题出现的原因 解决方法 安全性 产率 产品纯度 有毒、爆炸 NaOH与Cl2 产率低 NaOH不纯 H2与Cl2 混合易爆炸 NaOH与Cl2 会反应 NaOH中混有NaCl， NaOH与Cl2会反应 增加气体处理装置 隔开H2与Cl2 隔开NaOH与Cl2 隔开NaOH与NaCl 7 电解饱和食盐水的工业生产 解决办法 增加气体处理装置 隔开H2与Cl2 隔开NaOH与Cl2 隔开NaOH与NaCl 收集H2与Cl2 将H2点燃，Cl2用碱吸收 阴极产物 隔绝阴极区和阳极区 离子交换膜 8 电解饱和食盐水的工业生产 阴极 阳极 石墨 石墨 H2 Cl2 离子交换膜 Na+ Cl- H+ OH- Na+ Cl- H+ OH- 思考 1、为了提高氢氧化钠的纯度， ①阴极区能否使用NaCl溶液呢？若不能，选用什么做阴极区的电解液呢？ 不能，用H2O（含少量NaOH） ②应选用哪种离子交换膜？ 阳离子交换膜 Na+ 9 － + 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 阳离子交换膜的作用： a、防止H2和Cl2混合； b、避免Cl2和NaOH发生反应而影NaOH的产量。 氯碱工业 电镀 电解原理的应用 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的加工工艺 使金属增强抗腐蚀的能力，增加美观和表面硬度。 电镀 定义 目的 电镀时，通常把_________________作阴极，把 ___________作阳极， 用含有___________________________作电镀液。 待镀的金属制品 镀层金属 含镀层金属离子的溶液 阴极反应: 阳极反应: 在铁制品上镀铜： 总反应: Cu -2e- = Cu2+ Cu2+ +2e- = Cu 无 电镀完成后，电镀液CuSO4溶液的浓度如何变化？_______ 不变 Cu Fe CuSO4溶液 电镀 电解精炼铜 电解原理的应用 电解精炼粗铜时，以待精炼的铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，可得含铜量为99.95%～99.98%的电解铜。 电解精炼 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，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 电解精炼 电冶金 电解原理的应用 阴极：2Na+ + 2e- = 2Na 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 电冶金 电解熔融NaCl冶炼Na 总反应：2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑ 电解 电解熔融NaCl的方法可制备金属钠，金属Mg、Al如何制备呢？ 电冶金的本质是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程： Mn+ + ne- = M 阳极：2Cl - －2e- = Cl2↑ 阴极：Mg2+ + 2e- = Mg 总反应：MgCl2(熔融) Mg + Cl2 ↑ 电解 电冶金 电解熔融MgCl冶炼Mg 电解熔融Al2O3冶炼Al 阳极：6O2- －12e- =3O2↑ 阴极：4Al3+ + 12e- = 4Al 总反应：2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石(Na3AlF6) 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？ 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，熔融状态下以分子的形式存在，没有自由移动的阴、阳离子。 对点训练 课本P120第10题 $$