4.2.3 电解原理的应用 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原理的应用，系统讲解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜及电冶金，通过回顾电解池基本原理导入，以“能否制得纯净产品”等问题驱动，搭建从理论到工业实践的学习支架。 其亮点在于结合氯碱工业离子交换膜作用分析、电镀设计举一反三，渗透化学观念（物质转化）与科学思维（模型建构），采用案例解析与情境练习，助学生形成知识网络，教师可直接用于教学提升效率。

第二节 电解池 第三课时 电解原理的应用 第四章　化学反应与电能 1 一、电解饱和食盐水 (氯碱工业) 阳极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应： 2H2O＋2e－ === H2↑＋2OH－ 总反应方程式： 2NaCl＋2H2O Cl2↑＋2NaOH＋H2↑ 电解 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋2OH－＋H2↑ 电解 离子交换膜电解槽 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业 用以上装置能否制得纯净的Cl2和NaOH？ 1.电极反应及总反应 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，根据产物教师给学生说清楚为什么叫氯碱工业 2 (2)避免生成物H2和Cl2混合, 因为: . (1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯, 反应方程式: . Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 混合遇火或遇强光爆炸 解决方法:使用离子交换膜 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 3 － + Cl2 Cl— H2 Na+ H+ OH— 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 阳离子交换膜 阳极 金属钛网 阴 极 碳钢网 阳 极 室 阴 极 室 (教材P107 图4-13) 图4-13 离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图 2.离子交换膜法电解原理 阳离子交换膜的作用(只允许阳离子通过) 防止H2和Cl2混合而引起爆炸；避免Cl2和NaOH反应 4 常见的离子交换膜 离子交换膜由高分子特殊材料制成，分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过。(3)质子交换膜，只允许H＋通过。 离子交换膜膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (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。 5 定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法 目的：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观 1.电极反应式 阳极：Cu - 2e- = Cu2+ 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 2.电镀液 含Cu2+离子的电解质溶液 二、电镀 阳极 镀层金属 阴极 镀件 含有镀层金属离子的电解质溶液 镀层金属 待镀金属制品(即镀件) 3.电镀的特点： 阳极金属本身参加电极反应；电解质溶液的浓度保持不变 实例：钥匙镀铜 6 若在铜片上镀银时，如何设计？ 铜片 举一反三 + ？ ？ － ？溶液 纯银 硝酸银 7 镀金 镀银 镀合金（黄铜） 镀锌铁丝 电镀的应用 因而电解氯化铜溶液的总反应就是：氯化铜电解得到铜和氯气。大家知道，氯化铜是不会自发分解成铜和氯气的，电解使得这个非自发氧化还原反应得以发生。 8 三、电解精炼铜 电解精炼粗铜时，以待精炼的铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作阳极，用CuSO4溶液作电解质溶液，可得含铜量为99.95%～99.98%的电解铜 粗铜所含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯铜为阴极， 以CuSO4溶液为电解液进行电解 阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+ Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu Ag、Au 阳极泥 Ag、Pt、Au等金属杂质失电子能力比Cu弱， 会以单质形式沉积在电解槽底部，形成“阳极泥” 阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+ Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ 阴极：Cu2+ +2e－＝Cu 阴极增加的质量和阳极减少的质量是否相等？ 电解后溶液的浓度如何变化？ 电解质溶液的Cu2+浓度减小，不断补充CuSO4溶液 阳极质量减小，阴极质量增加，两极质量变化不相等 阳极： 2Cl - －2e- == Cl2↑ 阴极： 2Na+ + 2e- == 2Na 总反应： 四、电冶金 1、金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。通式:Mn+ + ne- = M 2、电冶炼：对于像钠、镁、铝这样非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼 (1)电解熔融的氯化钠 2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ↑ 电解 (2)电解熔融的氯化镁 阳极： 阴极： 2Cl - －2e- = Cl2↑ Mg2+ + 2e- = Mg MgCl2(熔融) == Mg + Cl2 ↑ 电解 (3)电解熔融的氧化铝 阳极： 阴极： 6O2- －12e- = 3O2↑ 4Al3+ + 12e- = 4Al 2Al2O3(熔融) == 4Al + 3O2 ↑ 电解 冰晶石 【思考】工业制取镁，用的氯化镁而不用氧化镁？制取铝时，用的是 氧化铝而不用氯化铝？ 原因：因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多，浪费了能量 ；氯化铝是共价化合物，熔融状态下不能电离出自由移动的离子，不能电解。而氧化铝是离子化合物，可电解 3.金属冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热分 解法 物理 提取法 5 5 2 2 阳极：2 Na+ + 2e- ＝ 2Na 阴极：2 Cl－－2e- ＝ Cl2↑ CuO+H2 = Cu+H2O 高温 2HgO = 2Hg+O2 加热 2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ↑ 电解 14 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．装置中出口①处的物质是氯气，出口②处的物质是氢气 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－＋2H＋(=====)Cl2↑＋H2↑ D．该装置是将电能转化为化学能 电解 C 课 堂 练 习 2.沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题， 通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。 下列叙述错误的是 A.阳极发生将海水中的Cl− 氧化生成Cl2的反应 B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C.阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气 D.阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理 D 3．金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量等杂质，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：）( ) A. 阳极发生还原反应，其电极反应式为 B. 电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量一定相等 C. 电解后，电解槽底部的阳极泥中含有和 D. 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有和 C 4．观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（ ） A．装置①中阳极上析出红色固体E B．装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过 C．装置②的待镀铁制品应与电源正极相连 D．装置③闭合电键后，外电路电子由a极流向b极 C 5.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 本节课到此结束 $