高中化学第1章化学反应与能量转化第3节第2课时电解原理的应用课件鲁科版选择性必修1.pptx
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1、第第2 2课时电解原理的应用课时电解原理的应用第第1 1章章2021内容索引课前篇课前篇 素养初探素养初探课堂篇课堂篇 素养提升素养提升素养目标理解并掌握电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理,能利用电解知识解决生活和生产中的实际问题,体验科学态度与社会责任的学科核心素养。课前篇课前篇 素养初探素养初探知识铺垫电解熔融氯化钠制得钠,电解饱和氯化钠溶液能否制得钠?提示否。由于饱和氯化钠溶液中含有Cl-、OH-、H+及Na+,且H+的放电能力比Na+强,则阴极H+放电生成H2,所以得不到金属钠。必备知识1.电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气(1)装置:(2)现象:阳极:有刺激性气味的黄绿色
2、气体产生。阴极:有无色无味的气体产生,阴极附近溶液变红。(3)原理分析及电极反应:电解时,OH-、Cl-移向阳极,H+、Na+移向阴极。阳极电极反应:2Cl-2e-=Cl2,氧化反应。阴极电极反应:2H+2e-=H2,还原反应。(4)电解总反应:2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2。离子方程式:2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2+H2。2.铜的电解精炼(1)装置:(2)精炼铜时的电极反应:阳极:Cu-2e-=Cu2+,Zn-2e-=Zn2+,Fe-2e-=Fe2+,Ni-2e-=Ni2+。阴极:Cu2+2e-=Cu。3.电镀(1)定义:应用电解原理在金属表面镀上一薄层金属或合金的方
3、法。(2)电镀池的设计:一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作为电镀液;把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连,作为阳极;镀件与直流电源的负极相连,作为阴极。如铁钉镀铜。电镀铜实验装置 阳极:Cu-2e-=Cu2+。阴极:Cu2+2e-=Cu。(3)电镀的主要目的:提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品外观。4.电冶金(1)金属冶炼的本质:使矿石中的金属离子获得电子,从它们的化合物中还原出来。如Mn+ne-=M。(2)电解熔融的氯化镁可制取金属镁。阳极反应:2Cl-2e-=Cl2;阴极反应:Mg2+2e-=Mg;总反应:MgCl2(熔融)Mg+Cl2。【微思考】能否电解无水氯化铝制
4、备金属铝?提示否。因为氯化铝是共价化合物,熔融时不导电,不能电离产生Al3+和Cl-。正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。(1)氯碱工业是非常重要的化工生产工业,在电解饱和食盐水时,在阴极上得到的产物为H2和NaOH。()(2)电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作为阳极。()(3)电解法精炼粗铜,用纯铜作为阳极。()(4)在镀件上电镀锌,用锌作为阳极。()(5)电解法精炼粗铜时,电解质溶液中各离子浓度一定不变。()(6)在镀件上电镀铜,电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量。()(7)电解精炼时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料。()答案(1)(2)(3)(4)(5)
5、(6)(7)课堂篇课堂篇 素养提升素养提升探究一探究一电解原理的应用电解原理的应用问题探究1.氯碱工业的原理是什么?提示2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2。2.实际生产过程中为什么要用阳离子交换膜?提示常用阳离子交换膜将两溶液分开,使阳离子能透过阳离子交换膜,而阴离子不能通过,避免生成的氯气和氢氧化钠发生反应。深化拓展1.电解饱和食盐水制取烧碱(1)电极反应:阳极:2Cl-2e-=Cl2(氧化反应),阴极:2H+2e-=H2(还原反应)。(2)电解总反应:总反应化学方程式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2。总反应离子方程式:2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2。
6、(3)氯碱工业制烧碱、氢气和氯气:【微点拨1】工业上电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH-移向阳极,以使NaOH在阴极溶液中富集,常用阳离子交换膜将两溶液分开,使阳离子能透过阳离子交换膜,而阴离子不能通过。2.铜的电解精炼与电镀铜的对比 项目电解精炼铜电镀铜电极材料阴极精铜镀件阳极粗铜纯铜电极反应阳极Cu-2e-=Cu2+等Cu-2e-=Cu2+阴极Cu2+2e-=CuCu2+2e-=Cu电解质溶液浓度的变化Cu2+减少,有比铜活泼的金属的阳离子进入溶液电解质溶液成分及浓度均不变【微点拨2】电解精炼铜时,阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等,电解质溶液的浓度减小;粗铜中不活泼的杂质(金属活动性
7、顺序中位于铜之后的银、金等),在阳极难以失去电子,当阳极上的铜失去电子变成离子之后,这些不活泼的杂质以金属单质的形式沉积于电解槽的底部,成为阳极泥。3.电冶金利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。项目电解总反应阳极、阴极反应冶炼钠2NaCl(熔融)2Na+Cl22Cl-2e-=Cl2、2Na+2e-=2Na冶炼镁MgCl2(熔融)Mg+Cl22Cl-2e-=Cl2、Mg2+2e-=Mg冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al+3O26O2-12e-=3O2、4Al3+12e-=4Al素能应用典例1在突如其来的新冠肺炎疫情期间,84消毒液成了家庭消毒的必备物品。某同学想
8、制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作为电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示的装置(垂直使用)。以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()A.a为正极,b为负极;NaClO和NaClB.a为负极,b为正极;NaClO和NaClC.a为阳极,b为阴极;HClO和NaClD.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl答案B 解析电解饱和食盐水的总反应为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,NaOH在阴极区生成,Cl2在阳极区生成。按照该同学制作的竖直的家用环保型消毒装置,若将阳极置于上方,则氯气一生成即逸出,不能完全与Na
9、OH作用。因此,应将阳极置于下方,阴极置于上方,下方阳极生成的氯气通过溶液时即可充分地被阴极生成的NaOH吸收,吸收过程发生反应的化学方程式为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。还应注意的是图中电极a、b是电源的电极而非电解池的电极。与电解装置上方阴极相连的a为电源的负极,则b为正极。规律方法 做到“三看”,正确书写电极反应(1)一看电极材料,若是金属(Au、Pt等除外)作为阳极,则阳极金属失电子(注:Fe作为阳极时失电子生成Fe2+而不是生成Fe3+)。(2)二看离子导体是否参与电极反应。(3)三看离子导体状态,若是熔融状态,则为金属的电冶炼。变式训练1如图为阳离子交换膜法电解
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