4.2.2 电解池的应用 课件 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第2课时

电解原理的应用

1.通过对电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化2.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用学习目标氯气和烧碱是重要的化工原料。工业上利用电解饱和食盐水制氯气和烧碱，称为氯碱工业。Cl2NaOH用惰性电极电解食盐水，两极的产物是什么？电解原理应用一.电解饱和食盐水：食盐水中的离子：H＋、Na＋、Cl－、OH－湿润的淀粉—KI试纸变蓝预计实验现象：阴极有无色气体产生，阴极端溶液先变红；阳极产生的黄绿色气体能使淀粉—KI溶液变蓝。Cl－>OH－

（H2O）阳极离子放电顺序：阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－H＋>Na＋阴极离子放电顺序：总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑电解2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－电解2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑电解阴极区域阳极区域【思考】此装置是否能实现工业上大批量

安全稳定生产氯气和烧碱呢？1.Cl2接触NaOH溶液会反应，使产品不纯2.生成的Cl2和H2混合，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O遇火或强光会爆炸思考：如何改良此装置让其适宜工业生产？(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,(2)避免生成物H2和Cl2混合－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜

阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。?增强导电性阳极反应：阴极反应：总反应：生成次氯酸钠的反应：向电解后的溶液中加入酚酞的现象：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑电解溶液变红交换膜的分类及应用知识拓展镍包钢芯1.概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的加工工艺。2.主要目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。二.电镀

阳极材料：

；阴极材料：_______________:

电镀液：用含有

的溶液作电镀液。4.电镀池的构成:

镀层金属待镀的金属(镀件)镀层金属离子5.电镀的特点:

电镀液的组成及酸碱性保持不变3.作镀层金属的特性:在空气或溶液中不易发生反应（如：铬，镍，银和合金）

设计思路及依据实验装置

实验现象确定阴极阴极材料：阴极反应物：确定阳极阳极材料阳极反应物：构成闭合回路离子导体：电子导体：铁钉Cu2++2e-=Cu铜片Cu-2e-=Cu2+导线CuSO4溶液铜片溶解，铁钉上有红色固体析出【思考】如果想在铁制品表面镀上铜，该如何设计实验？实验目的：设计一个电镀装置给铁钉镀铜的实验实验用品：铁钉，铜片，石墨棒，CuSO4溶液，FeSO4溶液；烧杯，导线，电源实验方案的设计及实施

想一想：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？保持不变3.其电解池的构成是用______作阳极，用_______作阴极，用______________________

作电解质溶液。三、铜的电解精炼：一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。1.含义：利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去，以获得电解铜(含Cu的质量分数达99．95％～99．98％)的过程。2.目的：制得电解铜，以增强铜的导电性可溶性铜盐如CuSO4溶液

粗铜

纯铜

【交流研讨】结合现象，思考：1.阳极和阴极材料分别是？2.粗铜中的杂质金属如何除去？3.电解精炼后CuSO4溶液有何变化？支持信息：金属活动性:铁>镍>锡阳极：

ZnFeNiCuAgAuZn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni

-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+

阳极泥不能失去电子，以单质的形式沉积于阳极底部,成为阳极泥,可提炼金、银等贵重金属阴极：Cu2++2e-=Cu提纯铜时，铜后金属（AgAu）掉落在阳极下方形成阳极泥.即提纯哪种金属，这种金属活动性顺序之后的金属就会在阳极形成阳极泥。阳极减少的质量不等于阴极增加的质量【小结】1.粗铜作阳极，纯铜作阴极。2.阳极放电的金属有锌、铁、镍和铜，而银、金、铂等金属不放电形成阳极泥，同时阴极只有Cu2+放电（优于H+），所以能够将杂质除去。3.Cu2+的浓度有所下降。且引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去。

一段时间后需要更换电解质溶液。思考：1.电路中通过2mol电子阴极增重64g思考：1.电路中通过2mol电子阳极减少64g（√）（×）练习2：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，（已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+），下列叙述正确的是（）A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e-═NiB.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu、Pt等杂质C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等B提纯铜，铜以后的金属会在阳极形成阳极泥，即提纯哪种金属，这种金属活动性顺序之后的金属就会在阳极形成阳极泥。

电镀与电解精炼的比较（电镀池和精炼池在本质上都是电解池）

√××××A四、

电冶金1.金属冶炼：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。原理：Mn++ne-=M2.电冶金电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。对于冶炼Na、Ca、Mg、Al这样的活泼金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。KCl、CaCl2、NaCl、MgCl2、Al2O3电解熔融电解质：阴极反应：阳极反应：总反应：Na++e-=Na2Cl--2e-=Cl2↑电解熔融氯化钠制钠装置示意图（2）电解熔融的氯化镁（制Mg）阳极：阴极：2Cl-

－2e-=Cl2↑Mg2++2e-=Mg总：MgCl2(熔融)

==Mg+Cl2

↑电解（3）电解熔融的氧化铝：（制Al）阳极：阴极：6O2-

－12e-=3O2↑4Al3++12e-=4Al总：2Al2O3(熔融)

==4Al+3O2

↑电解冰晶石【思考】工业制取镁，用的氯化镁而不用氧化镁？

制取铝时，用的是氧化铝而不用氯化铝？原因：因为氧化镁的熔点比氯化镁高很多，浪费能量；

氯化铝是共价化合物，熔融状态下不电解。冰晶石作助熔剂(Na3AlF6)

降低Al2O3的熔点。而氧化铝是离子化合物，熔融状态下可电