1.3 电解池的应用 课件 2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）化学选择性必修1

《电解池的应用》 复习课 学习目标 掌握氯碱工业、电解精炼、电镀、电冶金等的反应原理。　 课标要求 1.了解电解池的工作原理。 2.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池 素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能判断电流方向和离子移动方向，预测电极反应及现象；能书写陌生电极反应式；能设计简单的电解装置。 2.证据推理与模型认知：能记住常见阴、阳离子的放电顺序；能建立氧化还原反应与电解池的关联；能建立电化学原理与装置间的关联 核心考点 核心命题角度 考题取样 命题情境 素养能力 电解原理及其应用 “活泼阳极”电解池电解产物的判断(新角度) 2017全国卷Ⅱ,11 生活实践 理解与辨析 惰性电极电解实验探究(新角度) 2016北京,12 学习探索 分析与推测 新情境条件下电极反应式的书写(新角度) 2020全国卷Ⅱ,28(3) 学术探索 分析与推测 多室电解池(热点角度) 2016全国卷Ⅰ,11 生活实践 归纳与论证 金属的腐蚀与防护 实验验证牺牲阳极的阴极保护法 2018北京,12 学习探索 归纳与论证 考情分析 高考怎么考 电解池和金属的腐蚀与防护常结合实际化工生产、科研过程中的新应用进行命题,符合高考命题“应用性”的显性要求。主要以新型电解池(“活泼阳极”电解池或多室膜电解池)为载体,考查考生在新情境中对电解原理及其应用的理解迁移能力。 预计高考仍将结合新型电解池进行命题,复习备考过程中尤其要重视惰性电解槽中离子的放电顺序,“活泼阳极”电解槽中阳极氧化产物的后续反应,多室膜电解槽中阴离子交换膜、阳离子交换膜的判断及电解质溶液中离子的移动方向 考情分析 1.氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。 (1)反应原理 阳极： ( 反应)。 阴极： ( 反应)。 总反应化学方程式： 。 总反应离子方程式： 。 注意　电解所用的食盐要精制。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 还原 基础知识过关 必备知识 整合 (2)离子交换膜法的生产过程 加入或流出的物质a、b、c、d分别是 、____________________、 、 ；X、Y分别是 、 。 (3)阳离子交换膜的作用 阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 精制饱和NaCl溶液 H2O(含少量NaOH) 淡盐水 NaOH溶液 Cl2 H2 OH－ 基础知识过关 必备知识 整合 (4)氯碱工业产品 基础知识过关 必备知识 整合 2.电镀、电解精炼 (1)电镀 ①概念：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加工工艺。 ②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 镀层金属 镀件 含有镀层金属离子 Cu-2e-===Cu2+ Cu2++2e- ===Cu 基础知识过关 必备知识 整合 (2)电解精炼 粗铜 纯铜 硫酸铜溶液 Cu-2e- ===Cu2+、Zn-2e- ===Zn2+、Ni-2e- ===Ni2+ Cu2++2e- ===Cu 基础知识过关 必备知识 整合 银、金等金属不放电形成 ，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在 中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2＋的浓度____ ________。 阳极泥 电解质溶液 有 所下降 基础知识过关 必备知识 整合 3.电冶金 利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 冶炼钠 _____________________________ 阳极：___________________ 阴极：________________ 冶炼镁 __________________________ 阳极：___________________ 阴极：___________________ 冶炼铝 _________________________________ 阳极：___________________ 阴极：_________________ 2Cl－－2e－===Cl2↑ Na＋＋e－===Na 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e－===Mg 2O2－－4e－===O2↑ Al3＋＋3e－===Al 基础知识过关 必备知识 整合 12 × × 1.在镀件上电镀铜时，镀件应连接电源的正极(　　) 2.根据得失电子守恒可知电解精炼铜时，阳极减少的质量和阴极增加的质量相等 (　　) 3.电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(　　) 4.电解冶炼镁、铝通常电解熔融的MgCl2和Al2O3，也可以电解熔融的MgO和AlCl3(　　) × × 自查自纠 易错辨析 必备知识 整合 一、氯碱工业原理 1.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。 下列有关说法错误的是 A.N表示阴离子交换膜 B.甲室流出的为氢氧化钠溶液 C.电解总反应：NaCl＋H2O　　　NaOH＋HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保 √ 典型例题 提升 关键能力 由图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，Na＋由乙室向甲室迁移，OH－由双极膜向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，氯离子由乙室向丙室迁移， 氢离子由双极膜向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确； 提升 关键能力 15 电解总反应为2H2O 　　2H2↑＋O2↑，C项错误； 相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。 提升 关键能力 16 2.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，以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl √ 变式训练 提升 关键能力 电解氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，即a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成的是氯化钠和次氯酸钠。 提升 关键能力 18 3.金属镍有广泛的用途，粗镍中含有Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制得高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋) A.阳极发生还原反应，其电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni B.电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt √ 二、活性金属电极电解应用——电镀、电解精炼 典型例题 提升 关键能力 电解时，阳极Zn、Fe、Ni失去电子，发生氧化反应，A项错误； 因氧化性：Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，故阴极的电极反应式为Ni2＋＋2e－===Ni，阳极质量减少是因为Zn、Fe、Ni溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，B项错误； 电解后溶液中的阳离子除Fe2＋和Zn2＋外，还有Ni2＋和H＋，C项错误。 提升 关键能力 20 4.用有机阳离子、　　　　　　组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_____极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极反应式为____________________________。若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_____。 负 H2 变式训练 提升 关键能力 三、极活泼金属制取——电冶金 5.电解熔融氯化钠和氯化钙混合物制备金属钠的装置如图所示。阳极A为石墨，阴极为铁环K，两极用隔膜D隔开。氯气从阳极上方的抽气罩H抽出，液态金属钠经铁管F流入收集器G。下列叙述正确的是 A.氯化钙的作用是做助熔剂，降低氯化钠的熔点 B.金属钠的密度大于熔融混合盐的密度，电解得 　到的钠在下层 C.隔膜D为阳离子交换膜，防止生成的氯气和钠重 　新生成氯化钠 D.电解时阴极的电极反应为Na＋＋e－===Na，发生氧化反应，阴极上可能有少量的钙单质生成 √ 典型例题 提升 关键能力 本装置的目的是制备金属Na，可以联想电解铝工业中的助熔剂冰晶石，加入氯化钙的目的同样为做助熔剂，A正确； 从图知，金属钠在上部收集，所以钠的密度小于熔融混合盐的密度，B不正确； 由图可知，Cl－通过隔膜D移至阳极A放电产生Cl2，所以隔膜D应该为阴离子交换膜，C不正确； 阴极发生的是还原反应，D不正确。 提升 关键能力 23 6.研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质，利用图示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。 下列说法正确的是 A.将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液也可以达到相同目的 B.阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑ C.在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量减少 D.阴极的电极反应式为Ca－2e－===Ca2＋ √ 变式训练 提升 关键能力 由图可知，石墨为阳极，其电极反应式为C＋2O2－－4e－===CO2↑，钛网是阴极，其电极反应式为Ca2＋＋2e－===Ca。将熔融CaF2-CaO换成Ca(NO3)2溶液，阴极上H＋放电，无法得到金属Ca；钙还原二氧化钛的化学方程式为2Ca＋TiO2===Ti＋2CaO，制备金属钛前后，CaO的总量不变。 返回 提升 关键能力 25 本节课作业 当堂检测: 必做题：当堂检测第1、2、3 题 选做题：当堂检测第4、5题 作业要求: 1：各组1.2号完成必做题和选做题；3.4号完成必做题后，在选做题中任选一题；5.6号完成必做题即可； 2：书写认真，格式规范. 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ Al2Cl和AlCl 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl $$