4.2.2电解原理的应用 课件-2025-2026学年上学期高二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，涵盖氯碱工业、电镀、粗铜精炼及电解冶金等核心内容。通过氯碱工业发展史（1929年天原电化厂至今）及生活化工产品导入，以电解原理为基础，结合工业案例、原理分析模型构建学习支架。 亮点在于融合科学思维（电解分析模型三步法）与科学探究（离子交换膜作用探究、电镀实验设计），渗透科学态度（氯碱工业发展史体现家国情怀）。学生通过真实工业问题提升能力，教师可借助清晰案例与模型提高教学效率。

第四章 化学反应与电能 第二节 电 解 池 第二课时 电解原理的应用 塑料 氯碱工业发展史 1929年 爱国实业家吴蕴 初先生在上海建 立天原电化厂 仅有10个氯碱厂（点），烧碱年产能不足1.5万吨，氯产品仅有液氯等几种 新中国 至2025年，我国烧碱总产 能已达4650万吨，占世界 总产能的45%，耗氯产品 达200余种 当今 我国已成为世界第一大氯碱产销国 二、电解原理的应用 1.电解饱和食盐水： （氯碱工业） 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＋ 阳极反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应： 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 总反应：2NaOH+2H2O===Cl2↑+H2↑+NaOH 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 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 － + 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 阴 极 阳极室 阴极室 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；也避免Cl2和NaOH反应从而影响NaOH的产量。 电镀 电镀：利用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程 如何利用电解的原理让金属沉积？ 如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？ 铁件镀铜 请画出简图，标出电极材料、电解质溶液 2.电镀 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 ①电极： 阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品（即镀件） ②电镀液： 含有镀层金属离子的电解质溶液 实际电镀时，为了得到均匀、光洁、致密的镀层，往往需要在电镀液中加入各种助剂。 第一步：分析电极和微粒种类 第二步：比较放电顺序 第三步：根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物 电解原理分析模型 惰性电极: C、Pt、Au等 活性电极: 除C、Pt、Au的金属，除了导电，还能失去电子 阳极：活性电极＞S2－＞SO32－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－ 阴极：Ag+＞Hg2+＞ Fe3+＞ Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞ H+(水)＞Al3+＞Mg2+＞Na+ ＞Ca2+＞K+ 黄铜矿 粗铜（99%）含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质 如果用粗铜制电线会大大降低其导电能力 粗铜的精炼 3.铜的电解精炼 【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？ CuSO4溶液 粗铜的精炼 阳极： 不及铜活泼的贵重金属（银、金等）不放电沉入槽底形成阳极泥，可作为提炼金、银等贵重金属的原料。 阴极：Cu2+ + 2e- =Cu （Cu2+氧化性最强且浓度最大） 比铜活泼的金属先反应 Zn – 2e- = Zn2+ Fe – 2e- = Fe2+ Ni – 2e- = Ni2+（先反应） Cu – 2e- = Cu2+（后反应，是主要反应） 随着电解的进行电解质溶液中CuSO4的浓度变小 粗铜的精炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 加热 分解法 物理提取法 4. 电冶金 金属冶炼：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。 原理： Mn+ + ne- = M 由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。对于冶炼Na、Ca、Mg、Al这样的活泼金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。 电解法冶金 熔融NaCl 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- 总反应：2NaCl = 2Na+Cl2↑ 电解 阴极：2 Na++2e- ＝ 2Na 阳极：2 Cl－－2e- ＝ Cl2↑ 电解法冶金 电解熔融的Al2O3制备Al 阴极: 阳极: 总反应: 4Al3+ + 12e- = 4Al 6O2- - 12e- = 3O2↑ 2Al2O3(熔融) = 4Al + 3O2↑ 电解 助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 冰晶石 电解法冶金 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 【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，共价化合物为分子晶体，不能电解 而氧化铝是离子化合物，可电解。 电解法冶金 四、多池问题 多池问题 1. 常见类型 (1) 双液原电池 一个原电池 特征：有盐桥无外电源 关系：一正极池一负极池 两电极转移数相等 (2) 两个电解池 两个电解池 特征：有外电源无盐桥 关系：两电解池串联 阴阳极交替出现 四电极转移电子数相等 多池问题 (3) 原电池 + 电解池 一原电池一电解池 特征：无外电源无盐桥 关系：原电池做电解池电源 有自发反应的为原电池 四电极转移电子数相等 2. 有外接电源电池类型的判断 ① 均为电解池 ② 电极阴阳极交替排列 根据电源标电极 判断电极反应 描述电极现象 熟记离子的放电顺序(注意阳极材料) 依据 【思维模型】 多池问题 多池问题 3. 无外接电源电池类型的判断 (1) 直接判断 燃料电池、铅酸蓄电池等作为化学电源(原电池),则其他装置为电解池。 多池问题 3. 无外接电源电池类型的判断 (2) 根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 能自发进行的是原电池； 不能自发进行的是电解池。 有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。 原电池 电解池 多池问题 解题步骤 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $