【课件】电解原理的应用 2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第二节 电解池第2课时电解原理的应用学习目标1.理解电解饱和食盐水、电镀和电冶金的反应原理。2.能够认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。化学与生活cdab电源(2)避免生成物H2和Cl2混合(1)避免Cl2接触NaOH溶液反应，使产品不纯Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法：使用离子交换膜化学与生活Cl2H2淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网+电解饱和食盐水+离子交换膜离子交换膜FEDCBAOH-Cl-H+Na+OH-Cl-失电子能力增强阳极:2Cl-2e-=Cl2Cl2NaCl溶液淡盐水AC阳极室阴极室电解饱和食盐水 H2O+离子交换膜离子交换膜FEDCBA阳极:2Cl-2e-=Cl2Cl2H+Na+Na+H+Na+H+得电子能力增强阴极:2H2O+2e-=2OH-+H2H2(含少量NaOH)？NaOH溶液阳极室阴极室电解饱和食盐水+Cl2Cl-H2Na+H+OH-淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室电解饱和食盐水 1概念2原理习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业阳极反应式：2Cl2e=Cl2阴极反应式：2H2O+2e-=2OH-+H2总反应：因H放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性电解饱和食盐水 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2电解3氯碱工业生产流程(1)阳离子交换膜电解槽只允许Na等阳离子通过，不允许Cl、OH等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量。(2)阳离子交换膜的作用电解饱和食盐水 4氯碱工业产品及其应用(1)氯碱工业产品主要有NaOH、Cl2、H2、含氯漂白剂等。(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、有机合成、农药等领域中广泛应用。电解饱和食盐水 化学与生活镀金奖杯镀金饰品景泰蓝化学与生活镀层金属Cu镀件直流电源+-阳极阴极阳极：Cu2e-=Cu2+阴极：Cu2+2e-=CuCuSO4溶液电镀1电镀2电镀池的构成阴极：待镀物品钥匙阳极：镀层金属铜电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液硫酸铜溶液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阴极反应式为：Cu22e=Cu阳极反应式为：Cu2e=Cu2在钥匙上镀铜硫酸铜溶液浓度基本不变镀层金属通常是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)。电镀Au(CN)2-e-=Au2CN-+2HO22e-=H22OH-+阴极主要电极反应阳极阴极Au(CN)Au2CN-e-=+-24OH-4e-=2H2O+O2阳极主要电极反应（金做阳极）电镀金原理（含氰法）电镀孙淑兰(1942-)景泰蓝制作高级工程师景泰蓝上世纪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。Au(SO)233-e-+Au+2SO2-3阴极主要反应镀金工艺改进电镀若要在铁制品表面镀镍，下列有关说法正确的是()B理 论应 用A电镀液用硫酸亚铁溶液B镍应与电源的正极相连，铁制品应与电源的负极相连C阴极的电极反应Ni2e-=Ni2+D电镀过程中电镀液中溶质的浓度会减小电冶金熔融NaCl阴极阳极e-e-Na+Cl-2Cl-2e-=Cl2Na+e-=Na氧化反应还原反应电冶金2NaCl(熔融)2Na+Cl2电解1本质2应用制取一些活泼金属单质Mnne=M(熔融)电解Mg+Cl2MgCl2阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：Mg2+2e-=Mg阳极：6O2-12e-=3O2阴极：Al3+3e-=Al电解冰晶石Al2O3(熔融)4Al+3O222NaCl(熔融)2Na+Cl2电解阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：Na+e-=Na电冶金历史上伏打发明电池以后引起化学家利用电解方法研究元素的兴趣电解与元素的发现资 料 卡 片戴维利用电解熔融碳酸钾、碳酸钠制得钾和钠1807年1808年1808年1823年1825年1886年戴维电解碱土金属和汞的混合物制得镁、钙、锶、钡戴维等用钾还原无水硼酸制得单质硼贝采里乌斯（瑞典）用钾还原四氯化硅得到单质硅奥斯特（丹麦）用钾汞齐还原无水氯化铝得到铝莫瓦桑（法国）在无水HF中电解KHF2制得单质氟电有机合成许多有机化学反应包含电子的转移，使这些反应在电解池中进行时称为电有机合成。电合成己二腈的反应如下：阳极：2H2O4e=4H+O2阴极：4CH2CHCN+4H+4e=2NC(CH2)4CN总反应：4CH2CHCN+2H2O=2NC(CH2)4CN+O2工业上先用丙烯为原料制备丙烯腈，再用丙烯腈电合成己二腈。与其他有机合成相比，电有机合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点。资 料 卡 片电解原理的应用阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H2O+2e-=2OH-+H2阳极（镀层金属）：Mne-=Mn+阴极（镀件）：Mn+ne-=M阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：Na+e-=Na2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解2NaCl（熔融）2Na+Cl2电解电解饱和食盐水电 镀电冶金小结1.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，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）()A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+2e=NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和PtD习题巩固D习题巩固3.某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中不正确的是()A电源中的a为正极，b为负极，制取效果较好B可以用NaCl溶液作为电解液CA、B两端都必须用铁作电极D阴极发生的反应是：2H2e=H2C习题巩固ABab电源4.在固态金属氧化物电解池中，高温电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是()AX是电源的负极B阴极的反应式：H2O2e=H2O2CO22e=COO2C总反应可表示：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11D电解习题巩固5.某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。甲甲 乙乙 丙丙习题巩固根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为_(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为_。(2)石墨电极为_(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，_(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。负极H22e2OH=2H2O阳极铁极5.某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。甲甲 乙乙 丙丙习题巩固根据要求回答相关问题：(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_。减小Cu22e=Cu