4.2.2电解原理的应用（课件）高二化学（人教版2019选择性必修1）

第四单元化学反应与电能第二节电解原理及其应用第2课时电解原理的应用学习目标1.能利用电解池的工作原理解释氯碱工业，电镀，电解精炼以及电冶金的基本原理，会书写电极反应式和总反应。2.进一步理解电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，并能够熟练分析新型的电解池装置。上节课已经知道，电解为冶炼高纯度的铜起到了重要的作用,冶炼铜得到的是粗铜，需要电解精炼才能得到高纯度99.99%的精铜，如何用电解的方法得到纯铜？带着问题进行预习铜情境引入

电解精炼铜思考以下问题：

（1）食盐水中的离子：湿润的淀粉KI试纸变蓝（2）离子移动方向：Cl－、OH－

移向阳极，H＋、Na＋

移向阴极。（3）预测现象：阴极有无色气体产生，阴极端溶液变红，阳极产生的黄绿色气体能使淀粉—KI溶液变蓝。H＋、Na＋、Cl－、OH－任务一：

电解饱和食盐水原理

思考1任务一：

电解饱和食盐水原理

电解饱和食盐水（模拟氯碱工业），根据原理，预测实验现象电解饱和NaCl溶液阴极阳极铁钉石墨

实验阴极使用金属材料，目的在于增强导电性能注意：选择电极材料时，注意阳极材料可能参与电极反应任务一：

电解饱和食盐水原理

阳极阴极存在离子电极反应产物检验总反应Cl-、OH-2e-2Cl-Cl2↑－Na+、H+2e-2H++H2↑2e-[2H2OH2↑

+2OH-]+点燃法检验H2酚酞变红检验碱性2NaCl+2H2O电解H2↑+2NaOH+Cl2↑湿润的淀粉KI试纸变蓝检验Cl2总结归纳

学生活动一：思考讨论1：上述装置的缺点，并小组展示。（1）H2和Cl2

混合不安全。（2）Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯。思考2任务二：

电解饱和食盐水实验改进

学生活动一：思考讨论2：:如何改进装置呢？提示：隔离阴阳极，控制离子移动使用离子交换膜隔离阴阳极Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O遇火或强光会爆炸(1)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NaOH的产量。c.平衡电荷，形成闭合回路的作用(2)常用的离子交换膜阳离子交换膜：只允许阳离子和水通过，不允许阴离子和气体通过阴离子交换膜：只允许阴离子和水通过，不允许阳离子和气体通过质子交换膜：

只允许质子(H+)和水分子通过任务二：

电解饱和食盐水实验改进

思考：使用阳离子膜更合适

总结：(1)生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢

阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。任务二：

电解饱和食盐水实验改进

－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—钛NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极室阴极室a、避免氢气和氯气混合爆炸b、避免氯气和氢氧化钠反应，降低氢氧化钠产量碳钢淡盐水任务二：

电解饱和食盐水实验改进

氯碱工业产品及其应用以氯碱工业为基础的化工生产电解饱和食盐水湿氢气湿氯气液碱H2Cl2含氯漂白剂NaOH金属冶炼有机合成HCl盐酸有机合成氯化物合成农药有机合成、造纸玻璃、肥皂纺织、印染任务二：

电解饱和食盐水实验改进

粗铜制备精铜，如何设计电解装置？思考（1）粗铜生成铜离子，应该在哪一极进行？

（2）电解质溶液选择原则。任务三：

电解精炼铜

思考3实验装置阳极阴极(粗铜):(纯铜):Cu-2e-=Cu2+Cu2++

2e-=Cu硫酸铜溶液阳极反应书写准确吗？思考4任务三：

电解精炼铜

精铜精炼：①电极反应式：阳极：Cu-2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-=Cu②电解液：含Cu2+离子的电解质溶液Fe-2e-=Fe2+Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+硫酸铜溶液任务三：

电解精炼铜

说明：粗铜制备精铜1.粗铜作阳极，纯铜作阴极。2.粗铜中排在Cu前的金属在失电子，包括锌、铁、镍和铜，而排在Cu后的银、金、铂等以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥，阴极放电顺序：Cu2+＞H+＞Ni2+＞Fe2+＞Zn2+，仅有Cu2+放电3.溶液中Cu2+的浓度有所下降。4.铜离子变为铜单质，其他离子留在溶液中，从而达到精炼的目的任务三：

电解精炼铜

1、定义：用电解法可将通常极难被还厦的活泼金属从它们的化合物中还原出来即称为电治金2、原理：Mn++ne-=M3、适用范围：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于冶炼活泼金属单质，如钠、钙、镁、铝等金属任务四：

电冶金

熔融NaCl阴极阳极e-e-Na+Cl-总反应：2NaCl(熔融）===2Na+Cl2↑电解4.电解熔融NaCl制金属钠阳极：2Cl－-2e-

＝Cl2↑阴极：2Na++2e-

＝2Na任务四：

电冶金

阴极:阳极:总反应:4Al3++12e-=4Al6O2--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5.电解熔融Al2O3制金属铝任务四：

电冶金

5、冶炼金属的方法总结

KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu电解法热还原法加热法物理提取法总结归纳使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液镀层金属通常是一些在空气中或溶液里不易起变化的金属和合金2.电镀的特点阳极本身参加电极反应；电解质溶液的浓度保持不变。阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品（即镀件）1.主要目的任务五：

电镀

电镀电解精炼装置阳极材料镀层金属Cu粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件金属Fe纯铜阳极反应Cu－2e－===Cu2＋Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋等阴极反应Cu2＋＋2e－===CuCu2＋＋2e－===Cu溶液变化Cu2＋浓度保持不变Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥总结归纳许多手机都采用了阳极氧化工艺，铝型材阳极氧化是一种电解氧化，铝及其合金在外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层多孔而致密，平整且均匀的氧化铝，以防止铝合金进一步氧化

阳极：2Al-6e-+

3H2O=Al2O3+

6H+

阴极：2H++

2e-=H2↑练习一电解装置如图，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知：3I2+6OH-=