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

该高中化学课件聚焦电解原理的应用，涵盖氯碱工业、电镀、电解精炼及电冶金，通过预测电解饱和食盐水产物并设计实验检验导入，衔接电解基本原理，构建从理论到工业应用的学习支架。 其亮点是以工业实例为载体，融合化学观念（物质转化、性质决定用途）、科学思维（模型建构、证据推理）和科学探究与实践（实验设计、问题分析）。如氯碱工业离子交换膜作用分析、电解精炼铜的杂质处理实例，帮助学生深化电解原理理解，提升解决实际问题能力，也为教师提供结构化教学资源，提高教学效率。

第四章 第二节 电解池 电解原理的应用 学科：化学 年级：高二 1.认识电解原理在氯碱工业、电镀及电冶金等工业生产中的实际应用。 2.深化对电解原理的理解。 学习目标 2 请依据电解的基本原理，预测电解 饱和食盐水的产物，并设计实验检验。 理论分析 通电前， Na+和Cl-在溶液中作自由运动 NaCl Na+ + 2Cl- H2O H+ OH- + 通电时， Na+和Cl-在溶液中改作定向运动 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- Cl- Na+ H+ OH- Na+ H+ OH- Cl- 阴极区域为什么变红？ 由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近水的电离平衡，促进了水的继续电离(H2O H+ + OH-，右移)，使阴极区溶液中OH-的浓度增大而呈碱性。 思考 理论分析 预测：电解饱和食盐水的产物(氯碱工业) 阳极 阴极 离子 分析电 极反应 产物检 验方法 总反应 Cl-、OH- 2e- 2Cl- Cl2↑ － Na+ 、H+ 2e- 2H+ + H2↑ 2e- [ 2H2O H2↑ +2OH-] + 点燃法检验H2 酚酞溶液检验碱性 2NaCl + 2H2O 电解 H2↑ + 2NaOH + Cl2↑ 湿润淀粉KI试纸检验Cl2 能否用该电解池制备Cl2、H2 和NaOH？ 2NaCl + 2H2O 电解 H2↑ + 2NaOH + Cl2↑ 阴极区域 阳极 区域 不能， Cl2 与 NaOH 反应 Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O 思考 离子交换膜 离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成的 含义 能选择性地通过离子，起到平衡电荷，形成闭合回路的作用 作用 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 离子交换膜 分类和应用 阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过 阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过 质子交换膜：只允许质子(H+)和水分子通过 阳离子交换膜 阴离子交换膜 质子交换膜 H+ H+ Na+ H+ Cl- H2 Cl2 NaOH 溶液 淡盐水 H2O(含少量NaOH) 精制饱和NaCl溶液 OH- Na+ 阳离子 交换膜 Na+ H+ OH- Cl- 阴极 阳极 e- e- 一、电解饱和食盐水——氯碱工业 1.氯碱工业 (1)习惯上把 的工业生产叫做氯碱工业。 (2)反应原理： 电解饱和食盐水 NaOH 精制饱和 NaCl溶液 通电前：溶液中的离子有 。 通电后： ①移向阳极的离子是 ，在阳极放电的离子是 。 阳极电极反应： ( 反应)。  Na+、Cl-、H+、OH- Cl-、OH- Cl- 2Cl--2e-===Cl2↑ 氧化 ②移向阴极的离子是 ，在阴极放电的离子是 。 阴极电极反应： ( 反应)。 Na+、H+ H+ 2H2O+2e-===H2↑+2OH- 还原 2NaCl+2H2O　　 H2↑+Cl2↑+2NaOH 2Cl-+2H2O　　 H2↑+Cl2↑+2OH- 11 一、电解饱和食盐水——氯碱工业 1.氯碱工业 (3)离子交换膜的作用： ①阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应： 2NaOH +Cl2===NaCl+NaClO+H2O； ②阻止阳极产生的 和阴极产生的 混合发生爆炸。 (4)阴极室一般是加入含少量NaOH的水，NaOH的作用是 。 OH- Cl2 H2 增强溶液导电性 12 一、电解饱和食盐水——氯碱工业 2.氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有 、 、 、 、 等。 (2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、 肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 NaOH Cl2 H2 盐酸 含氯漂白剂 13 二、电镀　电解精炼 1.电镀 (1)电镀：利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或_____ 的加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属 ，电极反应：Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料：镀件 ，电极反应：Cu2++2e-===Cu。 电解质溶液：Cu2+浓度 。 电解 金属 合金 Cu 铁制钥匙 保持不变 14 二、电镀　电解精炼 2.电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料： ，电极反应：Zn-2e-===Zn2+、Cu-2e-===Cu2+； 阴极材料： ，电极反应：Cu2++2e-===Cu； 电解质溶液：Cu2+浓度 ，金、银等金属沉积形成阳极泥。 粗铜 纯铜 减小 15 1.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，思考回答下列问题： (1)阳极发生　　　反应，其电极反应式：________________________ ____________________。  (2)电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量　　　　(填“相等” 或“不相等”)。  氧化 Zn-2e-===Zn2+ Ni-2e-===Ni2+，Fe-2e-=== Fe2+， 不相等 思考 (3)电解后，溶液中存在的金属阳离子有　　　、　　　、Ni2+等。  (4)电解后，电解槽底部含有　　　　等金属。  Fe2+ Zn2+ Cu、Pt 2.利用电解法制备超细银粉的示意图如下，Ag2SO4⁃ H2SO4电解液中添加Ti3+/Ti4+，解决了高电流密度下阴极发生析氢反应的问题，并实现Ti3+/Ti4+循环利用。请结合化学用语解释阴极区附近生成超细银粉的原因：_________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 阳极：Ag-e-===Ag+，生成的Ag+与电解质溶液 中的S结合生成微溶物Ag2SO4，使得电解质溶液中c(Ag+)并不高，且存在Ag2SO4(s)　　2Ag+(aq)+S(aq)。阴极：Ti4++e-===Ti3+，生成的Ti3+具有较强的还原性，在阴极区附近发生反应Ti3++Ag+===Ag+Ti4+，c(Ag+)降低，促进Ag2SO4溶解，缓慢释放的Ag+被还原得到超细银粉 三、电冶金 1.电冶金的原理 金属冶炼就是使矿石中的 获得电子变成 的过程： Mn++ ne-===M。 2.常用电解法制备的金属 电解法用于冶炼较活泼的金属，如 等。 金属离子 金属单质 钠、钙、镁、铝 18 三、电冶金 3.实例分析——冶炼金属钠 (1)电解熔融NaCl装置示意图 (2)电解时的反应 阳极： ； 阴极： ； 总反应： 。 2Cl--2e-===Cl2↑ Na++e-===Na 2NaCl(熔融)　　 2Na+Cl2↑ 19 1.金属镁的工业制备是电解熔融　　　　(填“MgCl2”或“MgO”)，原因是　　　　　　　 　 。 MgCl2 熔融氧化镁需要的温度较高、耗能较大 思考 2.如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。 (1)写出电解时的电极反应式及总反应方程式。 阳极：2O2--4e-===O2↑； 阴极：Al3++3e-===Al； 总反应：2Al2O3(熔融)　 　4Al+3O2↑。 思考 2.如图为工业电解熔融氧化铝冶炼铝的装置示意图。 (2)资料表明Al2O3的熔点为2 054 ℃，冰晶石(Na3AlF6)的熔点为1 000 ℃，用电解Al2O3制取金属铝时会加入冰晶石，其作用是_______________ ______。 (3)该电解过程要在1 000 ℃以上进行，工业上冶炼铝过程中会发生阳极损耗，试分析发生阳极损耗原因：____________________________ ____________________。  作助熔剂，降低 熔点 高温下，阳极产生的氧气与碳块反应生成CO、CO2 思考 思考 $