4.2.2电解池的应用 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦电解池的应用，系统呈现氯碱工业、电冶金、电镀、电解精炼铜等核心内容，通过问题探究（如氯碱工业缺点分析）导入，衔接电解原理与实际应用，以电极反应式书写、离子放电顺序、装置结构分析为学习支架。 其亮点在于问题驱动与对比归纳结合，如通过离子交换膜作用探究培养科学思维，对比电解精炼池与电镀池强化模型建构，融入工业案例与练习提升科学探究能力。学生能深化理解，教师可高效实施教学。

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第二课时 电解池的应用 粗铜精炼 氯碱工业 电冶金 电 镀 金属防护 应用 玻璃 肥皂 纺织 NaOH Cl2 盐酸 含氯漂白剂 氯丁橡胶 烧碱、氯气都是重要的化工原料。工业上通过电解饱和食盐水制得。 阳极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cl－>OH－ 阳极阴离子放电顺序 ： 阴极反应： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ H＋>Na＋ 阴极阳离子放电顺序： 总反应化学方程式： 2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 电解 电解 应用：氯碱工业（教材106图4-11） 1、电解饱和食盐水（氯碱工业） 缺点： 1. 阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合可能会引起爆炸！ 2. 阳极产生的Cl2与移向阳极的OH-反应影响烧碱的产量与纯度！ 【问题探究】 下图装置是氯碱工业的原理，直接这样进行氯碱工业有什么缺点？工业上是通过什么方式解决这个问题的？ 饱和NaCl溶液 － + 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） NaOH是为了增强导电性 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：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 离子交换膜的作用： (1)避免阳极产物Cl2与阴极产物OH－、H2 发生反应； (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 解决方法: 【思考】能否换成阴离子交换膜？ 4-12离子交换膜电解槽 工业生产中，这个反应在离子交换膜电解槽中进行。离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。图4-12所示是一台离子交换膜电解槽（包括16个单元槽），图4-13是一个单元槽的电解原理示意图。 【例1】目前电解法食盐水制烧碱通常采用离子交换膜法，阳(阴)离子交换膜不 允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是(　　) A．NaOH、H2均在Ⅰ区产生 B．图中a为阴离子交换膜 C．使用离子交换膜可以有效地隔离 NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应 D．电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴 甲基橙，溶液先变红后褪色 B 思考：将饱和氯化钠溶液换成熔融状态的氯化钠，电极反应如何？ 阴极：2Na+ + 2e-＝ 2Na 阳极：2Cl- －2e-＝ Cl2 总反应：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑ 电解 熔融NaCl 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- NaCl = Na+ + Cl - 2.电冶金 （1）金属冶炼的本质 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，从它们的化合物中还原出来。如：Mn＋＋ne－===M。 K、Ca 、 Na、 Mg、Al等金属的还原性很强,因此用一般的方法和还原剂不能使其从化合物中还原出来,只能用电解其化合物熔融状态方法来冶炼.如工业冶炼 NaCl— Na MgCl2—Mg Al2O3—Al (2)制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠。 2.电冶金 (3)制取金属镁 电解熔融状态的氯化镁。 通直流电后， 阳极： 2Cl - －2e- = Cl2↑ 阴极： Mg2+ + 2e- = Mg 总反应： MgCl2(熔融) Mg + Cl2 ↑ MgCl2 = Mg2+ + 2Cl - Cl - Mg2+ (2)制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠。 2.电冶金 (3)制取金属镁 电解熔融状态的氯化镁。 (3)制取金属铝 电解熔融状态的氧化铝 阳极： 6O 2- －12e- = 3O2↑ 阴极： 4Al 3+ + 12e- = 4Al 总反应： Al2O3= 2Al 3+ + 3O 2- O 2- Al 3+ 助熔剂：冰晶石 （Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充 2Al2O3(熔融) 4Al + 3O2 ↑ 冰晶石 【思考】 工业制取镁，用的MgCl2而不用MgO？制取铝时，用的是Al2O3而不用AlCl3？ 原因： 因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多，浪费了能量 ；AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。 练习6、海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是(　　) A．两个电极必须都用惰性电极 B．阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极 C．电解熔融状态的氯化镁 D．电解氯化镁的水溶液 C 思考：判断下列电解池两极的现象及写出电极方程式？ CuSO4溶液 Fe Cu 阳极： 阴极： 铜不断溶解 Cu – 2e = Cu2+ Cu2+ + 2e- = Cu 铁上附上一层铜 （1）定义： 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。 （2）目的 3、电镀 （3）电镀池形成条件 3、电镀 阴极 待镀件 电极材料 电极反应 阳极 镀层金属 含镀层金属离子的溶液 电解液 Cu2+ + 2e- == Cu Cu - 2e- === Cu2+ 电解质溶液的浓度__________ 保持不变 电镀与生产生活 电解原理的应用 练习3.在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（　　） A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Zn2＋ B．铂作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2＋ C．铁作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2＋ D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Zn2＋ A 练习2、在铜片上镀银时，下列叙述中错误的是(　　) ①将铜片接在电源的正极 ②将银片接在电源的正极 ③在铜片上发生的反应是Ag＋＋e－=Ag ④在银片上发生的反应是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O　 ⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　 ⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液 A．①③⑥　　　B．②③⑥ C．①④⑤ D．②③④⑥ C 4.电解精炼铜 火法炼铜 粗铜 （Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au……） 导电性远不能满足电器工业的要求 铜导线 ? 精炼 4.电解精炼铜 粗铜：含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等) 阳极： Zn－2e- ＝ Zn2+ Fe －2e- ＝ Fe2+ Ni －2e-＝ Ni2+ Cu－2e-＝ Cu2+ Zn Fe Ni Cu Ag Au Cu2+ + 2e- ＝Cu 阳极泥 阴极: 　 纯铜 粗铜 问题：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 减小 电解精炼铜 阳极泥: 不活泼金属以单质形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,阳极泥中可以提取贵金属 电解精炼池、电镀池的比较 电解精炼池 电镀池 定义 阳极 不纯金属 镀层金属：纯Cu Cu2+ + 2e- = Cu 阴极 纯金属 Cu2+ + 2e- = Cu 待镀金属 Cu2+ + 2e- = Cu 电解质溶液 电解质溶液须待提纯金属的离子 c(Cu2+) 减小 电镀液须含有镀层金属的离子 c(Cu2+) 不变 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。 应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。 Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+ 阳极泥Ag Au 练习4、利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（ ） A. 电解时以精铜作阳极 B．电解时阳极发生还原反应 C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu = Cu2+ + 2e- D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 D 【例3】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： 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只有Cu和Pt D 5、电有机合成 阅读课本P109资料卡片了解电有机合成 阳极：H2O-2e-= 2H++1/2O2↑ 丙烯（CH3CH=CH2） 丙烯腈（CH2=CHCN） 己二腈(NC(CH2)4CN） 阴极：2CH2=CHCN+2e-+2H+= NC(CH2)4CN 电解 总反应：2CH2=CHCN+2H2O ====NC(CH2)4CN+ 1/2O2 电解 练习7 ．依据下图判断，下列叙述正确的是(　　) A．Ⅰ是原电池，Ⅱ是电镀装置 B．Ⅰ、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应 C．Ⅱ、Ⅲ装置中，铜极均发生氧化反应而溶解 D．Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2＋ 浓度基本不变 A 练习8、关于下列各图的说法中，正确的是（ ） A．①中阴极处能产生使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体 B．②中待镀铁制品应与电源正极相连 C．③中电子由b极流向a极 D．④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应 D Lavf57.83.100 $