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（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 4.2.2 电解原理的应用 学习目标 1、能分析电解饱和食盐水、电镀、精炼铜和电冶金的反应原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，体会电解对人类社会进步的重要贡献。 一、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水 通电前，溶液中的离子有： ， 通电后， ① 移向阴极的离子有： ， 阴极反应： （ 反应） ② 移向阳极的离子有： ， 阳极反应： （ 反应） ③ 总反应： ， 或 。 Na+、Cl-、H+、OH- Na+、H+ 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 还原 Cl-、OH- 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 氧化 2Cl- + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2OH- 电解 2NaCl + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH 电解 —— 氯碱工业 【思考】实验前，向阴极附近滴加酚酞溶液，有什么现象？ 变红 一、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水 —— 氯碱工业 总反应：2NaCl + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH 电解 【思考】反应过程中可能存在的副反应？ Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O Cl2 + H2 = 2HCl 光照 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 1、电解饱和食盐水 —— 氯碱工业 离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图 + - 阳极 金属钛网 阴极 碳钢网 离子交换膜 阳极室 阴极室 精制饱和NaCl溶液 Cl- Cl2 Na+ H2O （含少量NaOH） H+ H2 NaOH溶液 淡盐水 阳 增强水的导电性 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 2Cl- + 2H2O = Cl2↑ + H2↑ + 2OH- 电解 ★ 阳离子交换膜的作用： a. 防止H2和Cl2混合而引起爆炸 b. 避免Cl2和NaOH反应影响各自的产量 c. 平衡电荷，形成闭合回路的作用 离子交换膜电解槽 离子交换膜电解槽的组成： 由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。 工业生产中，电解饱和食盐水在离子交换膜电解槽中进行。离子交换膜电解槽是由若干个单元槽串联或并联组成的。 一、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水 —— 氯碱工业 一、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水 —— 氯碱工业 电解饱和食盐水 一、电解原理的应用 【练习】填表，用Fe(阴) — Cu(阳)作电极电解CuSO4溶液？ 阴极反应式 阳极反应式 Cu2+ + 2e- = Cu Cu - 2e- = Cu2+ 【思考】电镀后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 不变 ★ 电镀液的组成及酸碱性保持不变 一、电解原理的应用 2、电镀 （1）定义： （2）目的： 利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加工工艺 （3）镀层金属的选择： 使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观 一些在空气或溶液中不易发生变化的金属（如铬、镍、银）和合金（如黄铜） 一、电解原理的应用 2、电镀 （4）电镀池的构成： 阴极材料： 。 阳极材料： 。 待镀的金属制品 电镀液： 。 镀层金属 含有镀层金属离子的溶液 在直流电的作用下，镀件表面覆盖上一层均匀、光洁而致密的镀层 一、电解原理的应用 2、电镀 简单的电镀实验 阳极： 。 阴极： 。 溶液 - + 【练习】在铜片上镀银，画出装置图？ 一、电解原理的应用 2、电镀 阴极反应式 阳极反应式 Ag+ + e- = Ag Ag - e- = Ag+ Cu Ag AgNO3 一、电解原理的应用 【思考】工业上制备的粗铜，其含Cu约98.5 %，还含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，需要通过再次精炼才能得到纯度为99.99 %的精铜，如何用电解的方法得到纯铜？ 粗铜 精铜 一、电解原理的应用 2、电镀 阳极材料 阳极反应式 阴极材料 阴极反应式 电解质溶液 阳极泥 —— 电解精炼铜 粗铜 （含Cu约98.5%，含Zn、Fe、Ni、Ag、Au） Zn - 2e- = Zn2+ 纯铜 CuSO4溶液 Fe - 2e- = Fe2+ Ni - 2e- = Ni2+ Cu - 2e- = Cu2+ Cu2+ + 2e- = Cu Ag、Au 【思考】 1、电解后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 2、阳极减少的质量和阴极增重的质量一定·相等？ 略减小 无法判断 【复习回顾】金属的冶炼方法都有哪些？ 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 富集法 一、电解原理的应用 3、电冶金 水溶液中，K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属 K+＜Ca2+＜Na+＜Mg2+＜Al3+＜H+(H2O)＜Zn2+＜Fe2+＜Sn2+＜Pb2+＜H+(酸)＜Cu2+＜Fe3+＜Hg2+＜Ag+ 水溶液中只考虑此部分 在水溶液中不放电，只在熔融状态下放电 一、电解原理的应用 3、电冶金 电解熔融NaCl 阴极反应式 阳极反应式 总反应 2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2↑ 电解 Na+ + e- = Na 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 电解熔融KCl 电解熔融CaCl2 电解熔融NaCl 电解熔融MgCl2 电解熔融Al2O3 一、电解原理的应用 3、电冶金 2KCl(熔融) = 2K + Cl2↑ 电解 CaCl2(熔融) = Ca + Cl2↑ 电解 2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2↑ 电解 MgCl2(熔融) = Mg + Cl2↑ 电解 2Al2O3(熔融) = 4Al + 3O2↑ 电解 冰晶石 阴极反应式： 阳极反应式： Al3+ + 3e- = Al 2O2- - 4e- = O2↑ 助熔剂，降低Al2O3的熔融温度 ★ 使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程： Mn+ + ne- = M 【思考】工业上为什么用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝而不用AlCl3? AlCl3是共价化合物，熔融状态不能电离出离子，不导电 电有机合成： 一、电解原理的应用 一、电解原理的应用 奥运金牌是纯银镀金，按照规定，镀金不低于6 g，银牌则是100 %纯银，铜牌中95 % ～ 98 %的成分为铜，再加上一部分锌。预计6000枚奥运奖牌将会用去超过1吨的黄金和白银。 【思考】制作奥运金牌时，如何在纯银上镀金？ 一、电解原理的应用 电镀金原理（含氰法） 阳极 阴极 电镀金原理（金作阳极）： 阴极反应式 阳极反应式 Au - e- + 2CN- = [Au(CN)]2- 4OH- - 4e- = O2↑ + 2H2O [Au(CN)]2- + e- = Au + 2CN- 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 一、电解原理的应用 景泰蓝制作高级工程师 孙淑兰 上世纪70年代，研究出亚硫酸无氰镀金法，形成一条无氰镀金流水线，填补了我国无氰镀金的空白，后荣获国家科技进步奖 阴极主要反应： [Au(SO3)]23- + e- = Au + 2SO32- $