4.2.2 电解原理的应用 - 课件-2026-2027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、电精炼铜及电冶金等核心内容。通过“电化学过程的系统思想与方法”导入，对比原电池与电解池的装置构成和工作原理，搭建前后知识衔接的学习支架。 其亮点在于以系统思想培养科学思维，通过分析电解池局部与整体关系深化理解，结合氯碱工业离子交换膜作用、电镀材料选择等实例及“思考讨论”“牛刀小试”环节落实科学探究与实践。结构化总结（如电镀与电精炼对比）强化物质转化与能量变化的化学观念，助力学生提升知识应用能力，为教师提供丰富教学资源。

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 第2课时 电解原理的应用 2 1、电解饱和食盐水（氯碱工业） 2Cl- +2H2O===2OH- +H2↑+Cl2↑ 电解 2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑ 电解 电解饱和食盐水制氯气、烧碱的工业叫氯碱工业。 阳极： 阴极： 总反应： 2H2O+2e - = H2↑+2OH - 2Cl--2e- =Cl2↑ 一、电解原理的应用 － + 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） 阳离子交换膜 不允许Cl2、H2和阴离子通过。 阳 极 金属钛网 阴 极 碳钢网 阳极室 阴极室 氯碱工业简介——离子交换膜法电解饱和食盐水 ①防止H2和Cl2混合而引起爆炸。 ②避免Cl2和NaOH反应影响NaOH的产量。 离子膜的作用： 2、电镀（给金属制品穿外衣） （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合金的过程。 （2）目的： （5）电镀的特点： （3）电镀材料的选择： 阴极: 电镀液: 阳极: ①阳极金属（镀层）失电子溶解减重，溶液中的金属离子在阴极（镀件）得电子析出金属单质增重。阳极减重等于阴极增重； ②电解质溶液的浓度保持不变。 使金属增强抗腐能力，增加美观和表面硬度。 待镀金属件(镀件) 镀层金属（镀层） 含有镀层金属离子的溶液 （4）电极反应： 阳极：Cu-2e- = Cu2+（被氧化，Cu溶解减重） 阴极：Cu2+ +2e- =Cu（被还原，析出Cu增重） 镀层金属 待镀 金属 电镀液 2. a 、b哪一极为正极？ 1. 若要给铁叉镀铜，a端电极选用什么材料？选择何种溶液？ 思考讨论: e- 镀件作阴极，所以b为负极，a为正极。 铜是镀层金属，则a端电极应选用纯铜作电极材料；选择可溶性铜盐作电镀液。 8 1、若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是（ ） ①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜上发生的反应是：Ag++e-=Ag ④在银片上发生的反应是：4OH--4e-=O2↑+2H2O ⑤需用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A、①③⑥ B、②③⑥ C、①④⑤ D、②③④⑥ B 小试牛刀： 9 （1）阴极——阳离子放电（得电子）能力顺序： （2）阳极——阴离子放电（失电子）能力顺序： K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+(水的)<Zn2+<Fe2+ <Sn2+<Pb2+<H+ (酸的)<Cu2+<Fe3+<Hg+<Ag+<… 金属单质（除去惰性金属）> S2-> SO32- > I- > Br- > Cl- >OH->最高价含氧酸根(CO32- 、SO42- 、PO42- 等)>F- 知识回顾： 放电顺序 （即失或得电子的顺序） 10 3.电精炼——铜的电解精炼（给铜除杂提纯）： 　　一般火法冶炼得到的粗铜中含有锌、铁、银、金等杂质，制作电线，就会大大降低导电能力。因此必须精炼粗铜。 阳极： Zn - 2e- = Zn2+ Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+ Zn Fe Ni Cu Ag Au 阳极泥 CuSO4溶液 粗铜 纯铜 阴极: Cu2+ + 2e- → Cu 思考讨论：电解过程中，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 以阳离子形式留于溶液中 减小 特点： ①CuSO4溶液的浓度减小(因杂质Zn和Fe溶解时，阴极Cu2+放电析出Cu)。 ②阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 电镀 电精炼铜 定义 构成条件 阳极 阴极 电解液 反应 阳极 阴极 特点 用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金。 含镀层金属阳离子 镀层金属（镀层） 用电解原理将不纯的金属提纯的装置。 CuSO4溶液 (含待提纯金属的离子) 粗铜（含Zn、Fe、Ag、Au等） 待镀金属（镀件） 纯铜（纯金属） 镀层金属失电子被氧化 镀层金属阳离子得电子被还原 Cu2+ +2e- =Cu Cu-2e- = Cu2+ Zn-2e-=Zn2+ Fe-2e- =Fe2+ Cu-2e-=Cu2+ Cu2+ +2e- =Cu 活泼杂质和铜失电子被氧化 ①阳极减重等于阴极增重； ②电解质浓度保持不变。 ①CuSO4浓度减小； ②阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。 金属冶炼的方法：（使用电解法冶炼像钠、钙、镁、铝等活泼金属） 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 知识回顾： 14 电解熔融NaCl制金属钠 NaCl(高温熔融)＝Na+ + Cl－ 通直流电后—— 阳极：2 Na++2e- ＝ 2Na 阴极：2 Cl－－2e- ＝ Cl2↑ 4.电冶金——冶炼活泼金属 （1）原 理： （2）实 质： （3）冶炼对象： （4）反 应： ①冶炼钠 阴：2Na++2e-=2Na 阳：2Cl- - 2e-=Cl2↑ 总：2NaCl(熔融) === 2Na+Cl2↑ 电解 ②冶炼镁 阴：Mg2++2e-=Mg 阳：2Cl- -2e-=Cl2↑ 总：MgCl2 (熔融) === Mg+Cl2↑ 电解 利用电解这种强还原手段，将氧化性很弱的活泼金属阳离子被还原成金属单质。 Mn++ne-=M Na、Mg、Al等活泼金属。 ③冶炼铝 阳：6O2--12 e- =3O2↑ 阴：4Al3+ + 12e- =4Al 总：2Al2O3 (熔融) 4Al+3O2 ↑ 通电 冰晶石 注意： ①冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）作助熔剂； ②阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充。 氧化反应 还原反应 16 思考讨论:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?冶炼镁用MgCl2熔融电解而不用MgO熔融电解？ 答：因AlCl3为共价化合物，其熔融体不导电，而氧化铝为离子化合物，熔融体可导电，所以不用AlCl3； 答：因MgO比MgCl2熔点高很多，即便MgO、MgCl2熔融体均可导电，但用MgO会浪费大量燃料，不经济。 1、用含少量铁的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，硫酸铜溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少xg，则（ ） A、电解液质量增加Xg B、阴极质量增加Xg D阴极质量增加ag，且a ＜ x C、阴极质量增加ag，且a＞x C 牛刀小试： 19 2、以硫酸铜溶液做电解液，对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼，下列叙述正确的是（ ） ①粗铜与直流电源负极相连 ②阴极发生的反应为Cu2+ +2e－＝Cu ④杂质Ag以Ag2SO4的形式沉入电解槽形成阳极泥 ③电路中毎通过0.5mol电子，得到精铜质量为16g A、 ① ③ D、 ② ③ C、 ③ ④ B、 ② ④ D 牛刀小试： 20 3、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总 反应式为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O （1）试写出放电时的正、负极反应式 正极:______________________________________ 负极:______________________________________ （2）试写出充电时的阳、阴极反应式 阳极:______________________________________ 阴极:______________________________________ PbO2+4H++SO42- +2e- =PbSO4+2H2O Pb+ SO42-－2e- =PbSO4 PbSO4+2H2O-2e- =PbO2 + 4H++SO42- PbSO4 +2e- =Pb + SO42- $