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 课时2 电解原理的应用 第四章 化学反应与电能 计算 据说奥运金牌是银牌表面镀了一层金。那么奥运会金牌是如何制作的呢？与电解原理有关吗？ 新课导入 请你回忆！ 用石墨电极电解饱和食盐水，并思考下列问题! 课堂思考 使湿润的KI淀粉试纸变蓝 溶液变红 阳极： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应： 2 Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 电解 电解 ①按照这套装置用于工业生产会遇到什么问题？ ②产品Cl2和NaOH溶液会反应吗？那么 Cl2能和NaOH溶液接触吗？ ③产品Cl2和H2能混合吗？ 生产设备：阳离子交换膜电解槽 一、电解饱和食盐水 离子交换膜法制烧碱工作原理 － + 淡盐水 阳极室 阴极室 阳 极 阴 极 阳离子交换膜 精制饱和NaCl溶液 Na+ Cl2 H2O（含少量NaOH） H2 H+ OH— Cl— 允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过) NaOH溶液 阳离子交换膜： 只允许阳离子通过，将电解槽隔成阳极室和阴极室。可避免H2和Cl2混合；同时避免Cl2和NaOH反应从而影响NaOH的产量。 二、电镀和电解精炼铜 1.粗铜电解精炼得精铜 黄铜矿 粗铜（含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质） 精铜 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、银、金等），必须利用电解的方法精炼才能满足电气工业的要求。 一般火法冶炼 电解 meiyangyang8602 请你设计！ 怎么用电解的方法得到纯铜？请设计实验。 观看 二、电镀和电解精炼铜 2.电解精炼铜的原理 阳极泥（含Ag、Au、Pt等） 硫酸酸化的CuSO4溶液 e－ e－ － ＋ 阳极 阴极 粗铜 精铜 氧化反应 还原反应 Cu2++2e-=Cu Zn-2e-=Zn2+ Fe-2e-=Fe2+ Ni-2e-=Ni2+ Cu-2e-=Cu2+ Cu2+的浓度有所下降。 二、电镀和电解精炼铜 3.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。 主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度 镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。 4.电镀池的构成 + 镀件 镀层金属 － 含镀层金属离子的盐溶液 （1）阴极-待镀金属 （2）阳极-镀层金属 一般是在空气或溶液中不易起变化的金属（Cu、Ni、Zn、Ag） （3）电解液-含镀层金属阳离子的盐溶液 如果镀件做阳极， 产生什么效果？ meiyangyang8602 请你设计！ 如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？ 思考 阳极：Cu - 2e- = Cu2+ 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 电镀液： 含Cu2+离子的电解质溶液 电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？ 不变 电镀的特点： 电镀液的组成及酸碱性保持不变 观看 6.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电解质溶液须含有待提纯金属的离子 阳极：不纯金属 阴极：纯金属 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 三、电冶金 1.金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子还原成金属单质的过程：Mn+ + n e- = M ①工业制金属钠 2Cl－－2e－ = Cl2↑ 2Na＋＋2e－ = 2Na 2NaCl（熔融）= 2Na ＋ Cl2↑ 电解 阳极 阴极 总反应 三、电冶金 ②工业制金属镁 阳极：2Cl - －2e- = Cl2↑ 阴极：Mg2+ + 2e- = Mg 总反应：MgCl2(熔融) == Mg + Cl2 ↑ 电解 ③工业制金属铝 阳极：6O2- －12e- =3O2↑ 阴极：4Al3+ + 12e- = 4Al 总反应：2Al2O3(熔融) == 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 典例精讲 1．将1 L含有0.4 molCu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 gCu；此时在另一电极上放出气体体积在标准状况为(不考虑产生的气体在水中的溶解)(　) A．3.36 L　　B．5.6 L　　C．6.72 L　　D．13.44 L 阴极：Cu2++2e－= Cu 阳极：2Cl－-2e－= Cl2↑ 0.3mol 0.2mol ~0.4mole－ 0.6mole－ 4OH－-4e－=O2↑+2H2O 0.05mol ~0.2mole－ 即阳极共放出0.25mol气体，V=22.4×0.25=5.6 L B 13 课堂小结 电解原理的应用 电解饱和食盐水 电镀 有关计算 电镀：阴极—待镀金属， 阳极—镀层金属 电解精炼铜：阴极—精铜， 阳极—粗铜 电冶金 14 1.某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 ( ) A．石墨电极与直流电源负极相连 B．用湿润的淀粉 KI 试纸在铜电极附近检验气体，试纸变为蓝色 C．氢氧化钠在阳极区附近产生，Na+向石墨电极迁移 D．铜电极的反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D 2.在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( )   A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子   B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子   C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子   D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子 3.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( ) A．氯碱工业中，X 电极上反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ B．电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜 D．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁 A D 4.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，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，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2＋和 Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有 Cu 和 Pt 5.某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时，先断开 K2，闭合 K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开 K1，闭合 K2，发现电流表 A 指针偏转。 下列有关描述正确的是( ) A．断开 K2，闭合 K1 时，总反应的离子方程式为： 2H＋＋2Cl－===电解==Cl2↑＋H2↑ B．断开 K2，闭合 K1 时，石墨电极附近溶液变红  C．断开 K1，闭合 K2 时，铜电极上的电极反应式为： Cl2＋2e－===2Cl－ D．断开 K1，闭合 K2 时，石墨电极做正极 D D $$