第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

该高中化学课件聚焦电解原理的应用，涵盖氯碱工业、电解精炼铜、电镀及电冶金等核心内容。通过电解饱和食盐水实验导入，衔接前期电解原理知识，构建从原理到工业实践的学习支架，帮助学生形成完整知识脉络。 其亮点在于融合科学探究与实践、科学思维素养，通过实验现象分析（如氯碱工业中氯气的检验）、对比表格（电解精炼与电镀铜的比较）等学科特色方法，引导学生证据推理与模型建构。学生能深化理解，教师可借助典例与习题提升教学效率。

第一章　化学反应与能量转化 第三节　电能转化为化学能——电解 第2课时　　电解原理的应用 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 目录 contents Part 01 夯基固本 新知探究 Part 02 检测效果 素养提升 Part 03 课时作业 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 夯基固体 新知探究 返回导航 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 黄绿 刺激性 红 气体 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 氧化 还原 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 [答案]　D 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 Cu Zn、Fe、Ni Ag、Pt、Au 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 电解 抗腐蚀 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 铜片 铁钉 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 可再生能源 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 检测效果 素养提升 返回导航 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 课时作业（六） 点击进入 word 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 谢谢观看 第一章　化学反应的热效应 返回导航 1 学习目标 核心素养 1.科学探究与创新意识：能从环境问题出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。2.能够应用电解原理判断离子的氧化性或还原性强弱并进行相关计算。 1.科学探究与创新意识：能从环境问题出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究。2.科学态度与社会责任：用电解原理实现用通常方法难以制备的物质的制备。电解、电镀、精炼铜行业是一个耗能高、有污染的行业，运用所学知识进行改善。 知识点一　电解的原理 知识点一　电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 1．电解饱和食盐水 [实验1]　根据装置图，连接好装置并接通电源进行实验。 (1)实验现象 ①阳极上有 色且有 气味的气体产生。 ②阴极上有 产生，且附近溶液变 色。 (2)实验结论：用惰性电极电解饱和食盐水，生成 、 和NaOH。 H2 Cl2 H＋、Na＋ 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cl－＞OH－ H＋＞Na＋ 2H＋＋2e－===H2↑ [实验2]　用湿润的KI­淀粉试纸检验阳极放出的黄绿色气体是氯气。 实验现象：湿润的KI­淀粉试纸变蓝色。 实验结论：阳极反应为 ， ，碘遇淀粉变蓝色。 2．原理分析及电极反应 电解时U形管中， 移向阳极， 移向阴极。 (1)阳极离子放电顺序： ，电极反应： (氧化 反应)。 (2)阴极离子放电顺序： 电极反应： ( 反应)。 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cl2＋2I－===2Cl－＋I2 Cl－、OH－ 3．总反应化学方程式： 。 离子方程式： 。 4．氯碱工业 工业上，用隔膜阻止OH－移向阳极，则Na＋和OH－可以在阴极附近的溶液中富集，这就是电解食盐水制备烧碱的原理，也称做氯碱工业。 2NaCl＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(通电))2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 2Cl－＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(通电))H2↑＋Cl2↑＋2OH－ [思考探究] 模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如下图所示。 1．若用上述装置模拟氯碱工业生产烧碱、氢气和氯气，如何选用电极材料和电解质溶液？ 提示：a电极用Pt或石墨，b电极用铁丝(导体均可)，X溶液为饱和食盐水。 2．氯碱工业中使用的饱和食盐水为什么要精制？ 提示：精制食盐水的目的是为了除去NaCl溶液中的Ca2+、Mg2+、SO eq \o\al(2-,4)，防止在电解过程中产生沉淀堵塞隔膜。 氯碱工业 (1)装置图及原理解释 当接通电源后，在电场的作用下，带负电的Cl－和OH－移向阳极，带正电的Na＋和H＋移向阴极，在这种条件下，电极上发生的反应分别为 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 随着电解的不断进行，阴极区溶液的OH－浓度越来越大，并生成NaOH，电解饱和食盐水的总反应为2NaCl＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 (2)电解饱和食盐水时的两注意 ①电解饱和食盐水的过程中，在阴极上发生反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阴极区溶液中c(OH－)>c(H＋)，溶液呈碱性。 ②在氯碱工业中，采用了离子交换膜，离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaCl和NaClO而影响烧碱的质量。 eq \a\vs4\al([名师点拨])为避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将两极溶液分开，阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。　　 [典例1]　用石墨作电极，电解盛放在U形管的饱和NaCl溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的是(　　) A．通电后，NaCl才能发生电离 B．通电一段时间后，右侧电极附近溶液先变红 C．当阳极生成0.1 mol气体时，整个电路中转移了0.1 mole－ D．电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ [解析]　NaCl为强电解质，无论是否通电，在溶液中都发生电离，A错误；阳极生成氯气，阴极生成NaOH，则阴极附近溶液先变红，B错误；阳极发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，生成0.1 mol氯气时，转移电子为0.2 mol，C错误；电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，总反应式为2NaCl＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，D正确。 1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是(　　) A．装置中左侧出口处的物质是氢气，右侧出口处的物质是氯气 B．该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过 C.装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O eq \o(=====,\s\up19(通电))Cl2↑＋H2↑＋2OH－ D．电解一段时间后，B口可排出NaOH溶液 解析：选A　左侧是电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，右侧是电解池的阴极，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，故A错误；依据装置图可知，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，故B正确；装置是电解饱和食盐水，电解过程是氯化钠和水反应生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为：2Cl－＋2H2O eq \o(=====,\s\up15(通电))Cl2↑＋H2↑＋2OH－，故C正确；右侧为电解池阴极，在阴极附近产生NaOH，B口可排出NaOH溶液，故D正确。 知识点二　铜的电解精炼　电镀 1．铜的电解精炼 (1)装置 (2)粗铜成分 ①主要成分： 。 ②杂质金属：比铜活泼的有 等。 比铜不活泼的有 等。 (3)电极反应 注意：(1)粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等，但两电极通过的电量相等。 (2)电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2+浓度减小，Fe2+、Zn2+、Ni2+浓度增大。 2．电镀 (1)定义：应用 原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (2)目的：增强金属的 能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案 电镀原理 阳极：Cu－2e－===Cu2+阴极： 电镀方案 电极材料 阳极： 阴极： 电镀液体 溶液 镀件 铁钉 Cu2+＋2e－===Cu CuSO4 注意：电镀的特点：“一多、一少、一不变”。 (1)一多：是指阴极上有镀层金属沉积； (2)一少：是指阳极上有镀层金属溶解； (3)一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。 3．电冶金 金属冶 炼本质 使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中置换出来，如Mn＋＋ne－===M 电冶金 电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属 实 例 冶 炼钠 总反应式：2NaCl(熔融) eq \o(=====,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑ 阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应：2Na＋＋2e－===2Na 冶 炼镁 总反应式：MgCl2(熔融) eq \o(=====,\s\up15(通电))Mg＋Cl2↑ 阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应：Mg2+＋2e－===Mg 冶 炼铝 总反应式：2Al2O3(熔融) eq \o(=====,\s\up15(通电))4Al＋3O2↑ 阳极反应：6O2-－12e－===3O2↑ 阴极反应：4Al3+＋12e－===4Al 4.电化学储能技术 二次电池的充电过程实际上就是通过电解来实现的。以铅蓄电池为例，两极板上的硫酸铅在电流作用下重新转化为铅和二氧化铅，将化学能存储其中。充电宝、电动汽车等的电池都是利用电解来实现小规模储能的，利用电解原理的大规模储能技术则在电力工业中具有非常重要的应用。钒液流电池： 以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以V2+、V3+、VO2+、VO eq \o\al(＋,2)等形式存在。充电时， 在阳极被氧化为 ， 在阴极被还原为V2+。以液流电池为代表的电化学储能技术可为 发电提供有力的支持，缓冲昼夜、季节的用电变化对电网的影响。 VO2+ VO eq \o\al(＋,2) V3+ [思考探究] 实验目的：模拟电解原理的应用。实验装置：如图所示： 1．若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？ 提示：若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电极a是 Cu，电极b是铁制品，电解质溶液c是CuSO4溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。 2．若用如图所示装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式分别是什么？电镀过程中电解质溶液中Cu2+的浓度如何变化？ 提示：若用如图所示装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、 Ag等杂质)，则电解质溶液c为CuSO4溶液、电极a为粗铜、电极b的电极材料是纯铜。电解精炼过程中，阳极上 发生的反应依次为Zn－2e－===Zn2+、Fe－2e－===Fe2+、Cu－2e－===Cu2+，阴极上发生的反应为Cu2+＋2e－===Cu，电镀过程中电解质溶液中Cu2+的浓度先减小后保持不变。 1．电解精炼铜和电镀铜的比较 电镀铜 精炼铜 能量转化 电能转化为化学能 阳极材料 纯铜 粗铜(含锌、银、金等) 阴极材料 镀件 纯铜 阳极反应 Cu－2e－===Cu2+ Zn－2e－===Zn2+ Cu－2e－===Cu2+ 阴极反应 Cu2+＋2e－===Cu 电解溶液及其变化 电解后硫酸铜溶液浓度保持不变 电解后溶液中混有Zn2+等，c(Cu2+)减小 2.电冶金的注意事项 (1)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钠、钙、镁、铝等)。 (2)电解法冶炼金属，不能电解其盐溶液，因为金属离子的放电能力弱于氢离子的放电能力，而应电解其熔融态化合物。 (3)电解法冶炼金属镁时，选择氯化镁，而不是氧化镁，是因为氧化镁的熔点高，耗能大。 (4)电解法冶炼金属铝时，选择氧化铝，而不是氯化铝，是因为氯化铝为共价化合物，熔融时不导电。 (5)电解法冶炼金属铝时，由于氧化铝熔点高，为了减少能耗，常加入冰晶石(Na3AlF6)，降低氧化铝的熔化温度。 [典例2]　欲在金属表面镀银，应把镀件接在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是(　　) A.Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液 C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液 [解析]　电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其氧化溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于选项A、D中AgCl和Ag2SO4均为沉淀，不符合要求；选项C中铁为活泼电极，不符合选用镀层金属或惰性电极材料；只有选项B符合，银为镀层金属电极，硝酸银溶液为含有镀层金属离子的盐溶液。 [答案]　B 2．下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是(　　) A．粗铜板作阳极 B．电解时，阳极发生氧化反应，阴极反应为Cu2+＋2e－===Cu C．粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥 D．电解铜的纯度可达99.95%～99.98% 解析：选C　Fe、Zn、Ni比Cu活泼，电解时首先放电，不会形成阳极泥。 [课堂检测] 1．下列描述中，符合化学原理或生产实际的是(　　) A．电解饱和食盐水时选择阴离子交换膜 B．科学家尝试寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2并释放出能量 C．铁上镀铜时，铁作阴极，铜作阳极 D．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 解析：选C　电解饱和食盐水时选择阳离子交换膜，若采用阴离子交换膜则阴极区产生的OH－将进入阳极区与阳极区产物Cl2发生反应，A不合题意；科学家尝试寻找高效催化剂在常温下分解水制得H2，H2O分解反应是一个吸热反应，催化剂不能改变反应的反应热，故不能同时释放出能量，B不合题意；铁上镀铜时，铁作阴极，电极反应为：Cu2+＋2e－===Cu，铜作阳极，电极反应为：Cu－2e－===Cu2+，电解质溶液是CuSO4溶液，C符合题意；电解熔融的氧化铝制取金属铝，用惰性电极作阳极，铁作阴极；若铁作阳极，发生的电极反应为：Fe－2e－===Fe2+，D不合题意。 2．如图所示，某同学设计了一个“黑笔写红字”的趣实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是(　　) A．铅笔端作阳极，发生还原反应 B．铂片端作阴极，发生氧化反应 C．铅笔端有少量的氯气产生 D．a端是负极，b端是正极 解析：选D　根据电解原理可知电极反应为 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 若要能够出现“黑笔写红字”的现象，必须是铅笔作阴极，这样铅笔附近产生的OH－会使酚酞溶液变红。因此与铅笔相连的a端是直流电源的负极。 3．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 解析：选C　铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。 4．以硫酸铜溶液作电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述正确的是(　　) ①粗铜与直流电源负极相连 ②阴极发生的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu ③电路中每通过3.01×1023个电子，得到的纯铜质量为16 g ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥 A．①②③　　　　　　B．②④ C．②③④ D．②③ 解析：选D　粗铜作阳极，与电源正极相连；阴极反应为Cu2+得电子生成单质Cu，即Cu2+＋2e－===Cu；反应中转移3.01×1023个电子，即转移电子的物质的量为0.5 mol时，生成纯铜16 g；杂质Ag以单质的形式沉入电解槽形成阳极泥。 5．(1)利用电镀原理在铁件表面镀铜。装置如图所示： ①电镀时镀件作________(填“阳”或“阴”)极。 ②与A连接的电极上发生的反应是__________________________ ③若电镀前铁，铜两电极的质量相同，电镀完成后将它们取出，洗净、烘干、称量，二者质量差为1.28 g，则电镀时电路中通过的电子为________ mol。 (2)用如图所示装置进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是________(填标号)。 A．若阴极得到的电子数为2NA，则阳极质量减少64 g B．粗铜接A极，发生氧化反应 C．溶液中Cu2+向阳极移动 D．利用阳极泥可回收Ag、Au 解析：(1)①电镀时镀件上要生成铜，发生还原反应，所以镀件作电解池的阴极。②A为直流电源的正极，与A连接的电极作阳极，即铜作阳极，失去电子发生氧化反应，电极反应是Cu－2e－===Cu2+。③阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上Cu2+得电子发生还原反应，若电镀前铁、铜两片金属质量相同，电镀完成后二者质量差为1.28 g，二者质量差的一半为阴极析出的铜，则转移电子的物质的量＝ eq \f(\f(1.28 g,2),64 g/mol)×2＝0.02 mol。 (2)粗铜作为阳极，则粗铜中的Al、Zn、Cu都可以失去电子，所以当转移电子数为2 mol时，阳极质量减少量不能确定，A说法错误；电解精炼，粗铜发生氧化反应生成铜离子进入溶液，所以粗铜接A极，发生氧化反应，B说法正确；溶液中Cu2+向阴极移动，得电子发生还原反应生成Cu，C说法错误；在精炼过程中，粗铜中Ag、Au不放电，在电极下形成阳极泥，所以利用阳极泥可回收Ag、Au，D说法正确；答案为BD。 答案：(1)①阴　②Cu－2e－===Cu2+ ③0.02　(2)BD $$