4.2.2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

2.2 电解原理的应用 第四章 化学反应与电能 1 食盐水中的离子： H＋、Na＋、Cl－、OH－ 湿润的淀粉—KI试纸变蓝 离子移动方向： 移向阳极， 移向阴极。 Cl－、OH－ H＋、Na＋ 现象：阴极有无色气体产生，阴极端溶液变红； 阳极产生的黄绿色气体能使淀粉—KI溶液变蓝。 一、电解饱和食盐水（氯碱工业） 2 【思考】电解食盐水，阴阳极能得到什么产物？又该如何检验呢？ 湿润的淀粉— KI试纸变蓝 阳极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑ Cl－>OH－ 阳极离子放电顺序： 阴极反应： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ H＋>Na＋ 阴极离子放电顺序： 总反应化学方程式： 2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 电解 2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－ 电解 3 一、电解饱和食盐水（氯碱工业） 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题： 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 2、避免生成的Cl2和H2混合，原因？ 遇火或强光会爆炸 解决方法： 使用离子交换膜 生产设备：阳离子交换膜电解槽 4 一、电解饱和食盐水（氯碱工业） 金属钛网 碳钢网 阴极 阳极 阴极室 阳极室 Na+ H+ Cl- H2 Cl2 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。 作用：①可避免H2和Cl2混合； ②避免Cl2和NaOH反应从而影响NaOH的产量。 ? 5 一、电解饱和食盐水（氯碱工业） 【练习】（不定项选择）右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图。 下列说法不正确的是 （ ） A．从E口逸出的气体是Cl2 B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性 C．标准状况下每生成22.4 LCl2，便产生2 mol NaOH D．粗盐水中含Ca2+、Mg2+、SO42－等离子， 精制时先加Na2CO3溶液 AD 课堂检测 阳极： Fe-2e-＝Fe2+ 阴极： Cu2+＋2e-＝Cu 阳极 阴极 Cu Cl2溶液 Fe Cu 【思考】电解氯化铜溶液，电极反应有何变化？电极反应式怎么写？ 阳极： 阴极： Cu-2e-＝Cu2+ Cu2+＋2e-＝Cu 阳极 阴极 课堂检测 第 页 【思考】如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？ 8 二、电镀 电极反应： 阳极： Cu-2e-=Cu2+ 阴极： Cu2++2e-＝Cu 例如： 通常条件下，银、铬、镍等金属比铁稳定，将这些金属镀在铁制品表面可以达到保护铁制品的目的。 在火箭插销的金属片上镀金，可以确保其具有良好的接触状态与导电性能。 9 二、电镀 1、含义： 2、主要目的： 使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。 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的方法。 ①电极： 阳极：镀层金属(M－ne－＝Mn+) 阴极：待镀金属制品（即镀件） (Mn++ ne－＝M) ②电镀液： 含有镀层金属离子(Mn+)的电解质溶液 10 二、电镀 3、电镀池的构成 溶液中CuSO4的浓度保持不变（一多一少一不变） 【想一想】电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 电解原理也应用于金属的电解精炼。电解精炼过程与电镀过程相似。 10 【思考】如果想在铁制品表面镀上锌，该如何设计实验？ 11 二、电镀 设计思路及依据 确定阴极 阴极材料： 阴极反应物： 确定阳极 阳极材料 阳极反应物： 构成闭合回路 离子导体： 电子导体： 铁钉 Zn2+ + 2e- = Zn (还原反应) 锌片 Zn - 2e- = Zn2+ (氧化反应) 导线 ZnSO4溶液 黄铜矿 粗铜（含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质） 12 三、电解精炼 如果用粗铜制电线会大大降低其导电能力 铜导线 【交流研讨】结合现象，思考： 1.阳极和阴极材料分别是？ 2.粗铜中的杂质金属如何除去？ 3.电解精炼后，CuSO4溶液有何变化？ 【小结】 1、粗铜作阳极，纯铜作阴极。 2、阳极放电的金属有锌、铁、铜，而银、金等金属不放电形成阳极泥，同时阴极只有Cu2+放电（优于H+），所以能够将杂质除去。 3、溶液中Cu2+的浓度有所下降。（两不等） 13 三、电解精炼 1、含义： 利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去，以获得电解铜(含Cu的质量分数达99．95％～99．98％)的过程。 2、目的：制得电解铜，以增强铜的导电性 阳极（粗铜）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应) 阴极（纯铜）: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 【注意】 阳极： Zn －2e-＝Zn2+ Fe－2e-＝Fe2+ 3、原理： 三、电解精炼 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：电解是最强的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，像钠、钙、镁、铝等活泼金属。对于这些金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。 （1）电解熔融的氯化钠：（制取金属钠） 阳极： 2Cl - －2e- = Cl2↑ 阴极： 2Na+ + 2e- = 2Na 总反应： 四、电冶金 2NaCl(熔融) ==== 2Na + Cl2 ↑ 电解 （2）电解熔融的氯化镁： （制取金属镁） 阳极： 阴极： 2Cl - －2e- = Cl2↑ Mg2+ + 2e- = Mg MgCl2(熔融) === Mg + Cl2 ↑ 电解 阳极： 阴极： 2O2- －4e- = O2↑ Al3+ + 3e- = Al 2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑ 电解 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MgO的熔点比MgCl2高很多，浪费了能量 ； AlCl3是共价化合物，共价化合物为分子晶体，不能电解。 而Al2O3是离子化合物，可电解。 四、电冶金 （3）电解熔融的氧化铝： （制取金属铝） 【思考】加入冰晶石Na3AlF6的作用？ $