【课件】第四章第二节《+电解池》课件2021-2022学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第二节电解池

新人教版选择性必修一第四章

化学反应与电能

电解池

第1课时从铜矿石到景泰蓝工艺品黄铜矿紫铜胎体景泰蓝工艺品从铜矿石到景泰蓝工艺品黄铜矿氯化物溶液浸出液主要成分CuCl2

NaCl湿法炼铜粗铜精铜紫铜胎体电解电解精炼和从铜矿石到景泰蓝工艺品黄铜矿氯化物溶液浸出液主要成分CuCl2

NaCl湿法炼铜粗铜精铜掐丝、点蓝、烧蓝、磨光紫铜胎体景泰蓝工艺品电解电解精炼镀金和任务1实验室探究电解得粗铜的原理浸出液主要成分CuCl2和NaCl湿法炼铜粗铜电解任务1实验室探究电解得粗铜的原理浸出液主要成分CuCl2和NaCl湿法炼铜粗铜电解1.1电解CuCl2溶液1.2电解NaCl溶液1.3电解CuCl2和NaCl的混合溶液1.1用石墨电极电解CuCl2溶液与直流电源的负极相连与直流电源的正极相连1.1用石墨电极电解CuCl2溶液1.1用石墨电极电解CuCl2溶液思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？宏观微观通电前通电前：H2OH+OH-+CuCl2Cu2++2Cl-1.1用石墨电极电解CuCl2溶液思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？符号表征通电前：H2OH+OH-+CuCl2Cu2++2Cl-1.1用石墨电极电解CuCl2溶液思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？符号表征通电时：向阴极迁移向阳极迁移通电前：H2OH+OH-+CuCl2Cu2++2Cl-通电时：向阴极迁移向阳极迁移2e-↑2Cl-Cl2-氧化反应放电顺序Cl-

＞OH-2e-Cu2++Cu还原反应Cu2+＞H+

放电顺序通电时：阴极阳极2e-Cu2++Cu还原反应Cu2+＞H+

放电顺序2e-↑2Cl-Cl2-氧化反应放电顺序Cl-

＞OH-↑总反应：Cu2+

+

2Cl-Cu+Cl2电解电解池：把电能直接转化为化学能的装置。

电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而

在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。

电解池工作原理示意图阳离子阴离子e-离子导体e-氧化反应还原反应电解池工作原理示意图分析电解池工作原理的基本步骤电源阳极阴极溶液中离子阴离子阳离子电极反应放电顺序1.2用石墨电极电解NaCl溶液思考：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。1.2用石墨电极电解NaCl溶液通电前：NaClNa++Cl-H2OH+

+OH-

向阴极迁移向阳极迁移阴极阳极离子分析电极反应产物检验方法湿润淀粉KI试纸检验Cl2总反应Cl-OH-Na+H+点燃法检验H2酚酞溶液检验碱性2e-↑2Cl-Cl2-↑2NaCl+2H2O电解H2

+

2NaOH

+

Cl2↑H2OH+OH-+2e-↑2H+H2+2e-↑2H2OH2+2OH-+思考能否用该电解池制备Cl2、H2

和NaOH？若不能，该怎样改进装置？

阴极区域阳极区域↑2NaCl+2H2O电解H2

+

2NaOH

+

Cl2↑1．Cl2与NaOH反应

Cl2+

2OH-

ClO-

+

Cl-

+

H2O

一定条件2．H2与Cl2混合易爆炸H2+

Cl22HCl↑2NaCl

+

2H2O电解H2

+

2NaOH

+

Cl2↑Na+精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)隔膜电解池工作原理示意图阳离子阴离子e-离子导体e-阳离子交换膜电中性电中性氧化反应还原反应1.3用石墨电极电解CuCl2和NaCl的混合溶液黄铜矿氯化物溶液

浸出液

主要成分CuCl2NaCl湿法炼铜电解粗铜电解CuCl2溶液电解NaCl溶液惰性电极：在实验条件下，放电顺序为：阴极：Cu2+＞H+＞Na+

阳极：Cl-

＞OH-第一课时总结电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而

在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。借助电解可以使非自发的氧化还原反应进行。在生活、生产和科学研究中具有重要意义。课后思考1.根据已经学到的电解原理设计：怎样将粗铜电解精炼得精铜，怎样镀金，以制得景泰蓝工艺品？2.电解池的模型还可能有什么样的变化，以指导实

际工业生产？电解池

第2课时从铜矿石到景泰蓝工艺品黄铜矿氯化物溶液浸出液主要成分CuCl2

NaCl湿法炼铜粗铜精铜掐丝、点蓝、烧蓝、磨光紫铜胎体景泰蓝工艺品电解电解精炼镀金和任务2粗铜电解精炼得精铜粗铜中含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，怎么用电解的方法得到纯铜？请设计实验。任务2粗铜电解精炼得精铜阴极出铜电解CuCl2溶液还原反应2e-Cu2++Cu任务2粗铜电解精炼得精铜阴极铁钉电解NaCl溶液阴极：得电子，还原反应，金属作阴极，不参与反应。任务2粗铜电解精炼得精铜Cu–2e-Cu2+氧化反应粗铜还原反应2e-Cu2++Cu纯铜CuSO4溶液资料任务2粗铜电解精炼得精铜纯铜或钢板CuSO4溶液粗铜阳极放电顺序：金属＞OH-＞SO2-4Cu–2e-Cu2+Fe–2e-Fe2+阳极放电顺序：金属＞OH-＞SO2-4Cu–2e-Cu2+Fe–2e-Fe2+阳极泥阳极Cu–2e-Cu2+Fe–2e-Fe2+阴极CuSO4溶液2e-Cu2++Cu放电顺序：Cu2+

＞H+

＞Fe2+放电顺序：金属＞OH-＞SO2-4任务2粗铜电解精炼得精铜金属（除金、铂）金属优先失电子金属（除金、铂）金属优先失电子任务2粗铜电解精炼得精铜任务3电镀

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。主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度。镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。铁合页镀金合页镀金镀金镀银镀合金（黄铜）镀锌铁丝3.1在钢管表面镀锌粗铜CuSO4溶液纯铜或钢板Zn钢管ZnSO4溶液3.1在钢管表面镀锌ZnFeZnSO4溶液3.1在钢管表面镀锌ZnFeZnSO4溶液理论分析：阳极：Zn

阴极：Fe通电前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-43.1在钢管表面镀锌理论分析：阳极：Zn阴极：Fe通电前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通电时：向阴极迁移Zn–2e-Zn2+阳极：3.1在钢管表面镀锌理论分析：阳极：Zn阴极：Fe通电前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通电时：向阴极迁移Zn–2e-Zn2+阳极：ZnSO4溶液3.1在钢管表面镀锌ZnFe12112显微镜下观察3.1在钢管表面镀锌理论分析：阳极：Zn阴极：Fe通电前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通电时：Zn–2e-Zn2+阳极：3.1在钢管表面镀锌理论分析：阳极：Zn阴极：Fe通电前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通电时：向阴极迁移Zn–2e-Zn2+阳极：2e-阴极：Zn2++Zn增大阳离子浓度，可增强其氧化性，可能改变粒子放电顺序3.2电镀金电镀金原理（含氰法）[Au(CN)

]2-e-Au2CN-++2H

O22e-H2↑2OH-++阴极主要电极反应阳极阴极

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。镀金工艺改进[Au(SO

)

]233-e-+Au+2SO2-3孙淑兰（1942-）

景泰蓝制作高级工程师阴极极主要反应思考：

请总结从铜矿石到景泰蓝工艺品的过程中用到电解时必须控制的主要生产条件，并论证这些电解过程是否可以被其他方法替代。调控电压调控电压金属（除Au、Pt）优先失电子导电性好的材料离子浓度，影响放电顺序影响电解产物电解时必须控制的主要生产条件直流电源电压两电极材料溶液中粒子浓度离子交换膜制备粗铜：干法炼铜——高温时发生的氧化还原反应湿法炼铜——常温溶液中的置换反应，或者电解粗铜电解精炼：电解镀金：电解电解是最强有力的氧化还原手段，借助电解可以使非自发的氧化还原反应进行。时间铜胎体镀金方法明景泰年间黄铜（铜锌合金，粗铜）鎏金（将糊状的金汞合金，均匀地涂到干净的器物表面，加热使汞挥发）当代紫铜（纯铜）电镀景泰蓝生产工艺演变课后思考1.电解法在当代景泰蓝生产工艺中有着不可替代的作用。请再列举三个用电解法制备物质的工业生产实例，并解释其中的电解原理。2.真实的景泰蓝工业生产中，黄铜矿用氯化物溶液浸出后的溶液中还含有亚铜离子，请预测亚铜离子在电解得粗铜的过程中发生了哪些变化。电解池

第3课时第二课时课后思考题1.电解法在当代景泰蓝生产工艺中有着不可替代的作用。请再列举三个用电解法制备物质的工业生产实例，并解释其中的电解原理。2.真实的景泰蓝工业生产中，黄铜矿用氯化物溶液浸出后的溶液中还含有亚铜离子，请预测亚铜离子在电解得粗铜的过程中发生了哪些变化。对于像钠、镁、铝这样非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子还原成金属单质的过程：Mn++ne-M1.电冶金1.1工业制金属钠钠块放入水中2NaCl(熔融)电解2Na+Cl21.1工业制金属钠2e-↑2Cl-Cl2-阳极：阴极：e-Na++Na总反应：↑电解熔融氯化钠装置示意图NaCl进口NaCl(熔融)Cl2出口Na(液态)Na出口阴极阴极阳极1.2工业制金属镁阴极：2e-Mg2++Mg↑2e-2Cl-Cl2-阳极：总反应：MgCl2(熔融)Mg+Cl2电解↑海水提镁流程图1.3工业制金属铝资料：（1）AlCl3是共价化合物；Al2O3是离子化合物。（2）Al2O3熔点2050℃。2Al2O3(熔融)4Al+3O2电解↑冰晶石

戴维（英化学家）莫瓦桑电解制氟仪器装置图（1886年）

自从1807年戴维首次使用电解方法制得金属钾，之后的研究继续用电解法获得了钠、钙、镁、钡、锶、硼、硅、铝、氟等单质。电解为这些元素的发现立下了汗马功劳。思考题2真实的景泰蓝工业生产中，黄铜矿用氯化物溶液浸出后的溶液中还含有亚铜离子，请预测亚铜离子在电解得粗铜的过程中发生了哪些变化。电解池工作原理示意图分析电解池工作原理的基本步骤电源阳极阴极溶液中离子阴离子阳离子电极反应放电顺序已知：黄铜矿经氯化物溶液浸出后的溶液中含有一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

等。其中存在平衡：CuCl2

Cu++2Cl---2.1阴极e-Cu++Cu（1）预测一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1阴极（2）实验证据阴极碳棒上有暗红色固体析出，阴极附近的溶液中Cu+浓度增大。一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1阴极（3）再分析阳离子Cu2+Na+H+Cu+放电顺序：

Cu2+＞H+＞Na+

查阅资料：放电顺序：

Cu+＞Cu2+

一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1阴极（3）再分析

CuCl2-Cu++2Cl-放电顺序：

Cu+＞Cu2+＞H+＞Na+

阳离子Cu2+Na+H+Cu+一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1阴极（3）再分析

放电顺序：

Cu+＞Cu2+＞H+＞Na+

e-Cu++Cue-Cu2++Cu+阳离子Cu2+Na+H+Cu+一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1阴极（4）小结粒子考虑全，放电有优先，电压可调控，实验证据现。一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2阳极（1）预测2e-↑2Cl-Cl2-H2OH+OH-+通电前：通电时：Cl-

＞OH-放电顺序：一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-

CuCl2

Cu+

+2Cl--2.2阳极（2）实验证据阳极没有Cl2逸出，阳极附近溶液中的Cu2+浓度增大。一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2阳极（3）再分析：原因2e-2Cl-Cl2↑-假设1：Cl22Cu++2Cu2++2Cl-假设2：e-Cu+-Cu2+Cl-未参与反应。一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2阳极（4）设计实验验证e-Cu+-Cu2+NaCl溶液实验：相同电压下，电解相同Cl-浓度的NaCl溶液。现象：没有检验到Cl2。结论：假设2成立。e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu阳极主反应：阴极主反应：e-Cu2++Cu+一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-2.2阳极（5）小结有还原性的阳离子一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu阳极主反应：阴极主反应：e-Cu2++Cu+一定浓度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-电解得粗铜的过程中