4.2.2电解池 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第二节　电解池 第2课时 电解原理的应用 人教版选择性必修第一册 人教版选择性必修第一册 揭示目标 1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。 2.深化对电解原理的理解。 学习目标 2 二、电解原理的应用 1.电解饱和食盐水 用惰性电极电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气。 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业 NaCl 溶液 阴极： 阳极： 总反应： 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 2NaCl + 2H2O ==== 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 电解 2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 电解 电解一段时间后，得到的混合液能使红色布条褪色，为什么？ 用上述电解法制得的NaOH纯净吗？ 思考与讨论 阴极区生成NaOH，阳极区生成Cl2二者接触发生反应： Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O NaClO具有漂白性，故能使有色布条褪色。 用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO，纯度较低。 电解饱和食盐水要解决的主要问题是什么，如何解决？ (2) 避免生成物H2和Cl2混合爆炸 (1) 避免Cl2接触NaOH溶液反应，使产品不纯 思考与讨论 Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O H2 + Cl2 = 2HCl 解决方法： 使用离子交换膜 思考与讨论 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。 氯碱工业产品及其应用 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 1.某学习小组将有关“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理，形成如下问题(显示的电极均为石墨)。 (1)图1中，电解一段时间后，气球b中的 气体是_____(填化学式)，U形管_____(填 “左”或“右”)边的溶液变红。 (2)利用图2制作一种环保型消毒液发生器，电解可制备84消毒液的有效成分，则c为电源的 极； 该发生器中反应的总离子方程式为 。 H2 右 负 Cl－＋H2O === ClO－＋H2↑ 电解 随堂练习 二、电解原理的应用 2.电镀 利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。 ⑵电镀的目的:增强金属抗腐蚀能力，增加美观和硬度。 镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。 ⑴概念： 如果想在铁钥匙制品上镀上铜，该如何设计实验？ 思考与讨论 阳极材料： 电极反应： 阴极材料： 电极反应： 电解质溶液： Cu片 钥匙 Cu－2e－＝Cu2+ Cu－2e－＝Cu2+ CuSO4溶液 二、电解原理的应用 (3)电镀池的构成 + 镀件 镀层金属 － 含镀层金属离子的盐溶液 阴极-待镀金属 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） 电解液（电镀液）含镀层金属阳离子的盐溶液 2.电镀 电镀液的组成及酸碱性保持不变 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.该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－=Ag D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 C 随堂练习 二、电解原理的应用 2.电解精炼铜 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 电解 结合电解原理如何设计电解池进行粗铜的精炼? 二、电解原理的应用 ⑴、粗铜所含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 ⑵、粗铜的精炼 阳极： 2.电解精炼铜 Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+ Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ Cu2+ +2e－＝Cu Au、Ag---阳极泥 阴极： --粗铜 --纯铜 电解液-- CuSO4溶液 CuSO4溶液 电解质溶液中Cu2＋浓度减小 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，阳极减少的质量与阴极增加的质量_______ (填“相等”或“不相等”)。 (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。 氧化 Ni－2e－===Ni2＋， Fe－2e－ ===Fe2＋，Zn－2e－===Zn2＋ 不相等 Fe2＋、Zn2＋ Cu、Pt 随堂练习 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。 3.电冶金 二、电解原理的应用 K、Ca、Na、Mg、 Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到，称为电冶金。 电解熔融氯化钠装置示意图 NaCl进口 NaCl (熔融) Cl2出口 Na (液态) Na出口 阴极 阴极 阳极 冰晶石 2Al2O3(熔融)===4Al+ 3O2↑ 电解 (熔融)===Mg + Cl2↑ 电解 MgCl2 阳极：2Cl- － 2e- == Cl2 ↑ 阴极：Mg2++ 2e- == Mg 阳极：6O2- － 12e- == 3O2↑ 阴极：Al3++3e- == Al 2NaCl(熔融) === 2Na + Cl2↑ 电解 阳极：2Cl- － 2e- == Cl2 ↑ 阴极：Na++ e- == Na 3.电冶金 二、电解原理的应用 电解熔融的化合物制备Na、Mg、 Al 冰晶石，Na3AlF6，用于降低Al2O3的熔点。 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 B 当堂检测 2.酸性条件下，六价铬主要以Cr2O72-形式存在，工业上常用电解法处理含Cr2O72-的废水；该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解不断进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。 (1)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极？________， 理由是_________________________________________________。 (2)电解时阳极附近溶液中Cr2O72-转化为Cr3＋的离子方程式为: _______________________________________________。 (3)若初始溶液中含有0.1 molCr2O72-，则生成的阳离子全部转化成沉淀的质量是________g。 不能 阳极产生的Cu2+不能将Cr2O72-还原到低价态 84.8 当堂检测 1.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是(　　) A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 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 D 课堂检测 2.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　) A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋ D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu D 课堂检测 3.某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。 根据要求回答相关问题： (1)通入氢气的电极为_____，该电极反应式为_______________。 (2)石墨电极为_______，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________区的溶液先变红。 (3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_____。精铜电极上的电极反应式为___________。 负极 H2－2e－+2OH－=2H2O 阳极 铁极 减小 Cu2＋+2e－=Cu 课堂检测 4.如图所示的两个电解池中的电极均为铂电极，在池中加入的溶液，池中加入的溶液，进行电解。四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( ) A A. 2:2:4:1 B. 1:1:2:1 C. 2:1:1:1 D. 2:1:2:1 课堂检测 感谢聆听 每天进步一点点，每天努力不止一点点。 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O　 $$