4.2.2 電解原理的應(yīng)用 課件 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

高中化學(xué)選擇性必修1(第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)

電解池化學(xué)與生活景泰藍(lán)高中化學(xué)選擇性必修1(第2課時(shí)

電解原理的應(yīng)用3、掌握電解的有關(guān)計(jì)算。1.通過(guò)對(duì)氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析,認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型,加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。高中化學(xué)選擇性必修1(01電解原理的應(yīng)用高中化學(xué)選擇性必修1(（1）原理陽(yáng)極：2Cl－-2e－===Cl2↑陰極：2H2O+2e－===H2↑+2OH－總反應(yīng)：2NaCl+2H2O===Cl2↑+H2↑+2NaOH電解2Cl－+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH－電解1.1電解飽和食鹽水--氯堿工業(yè)（2）現(xiàn)象及檢驗(yàn)陰極：有無(wú)色、無(wú)味氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞，溶液變紅，點(diǎn)燃?xì)怏w后，有爆鳴聲。陽(yáng)極：有黃綠色、刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)。高中化學(xué)選擇性必修1(2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑電解陽(yáng)離子交換膜Na+避免Cl2與NaOH反應(yīng)Cl2+2OH-====ClO-+Cl-+H2OH2+Cl2====2HCl防止Cl2和H2混合而引起爆炸高中化學(xué)選擇性必修1(思考能否用該電解池制備Cl2、H2和NaOH？若不能，該怎樣改進(jìn)裝置？離子交換膜離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖

離子交換膜是一類(lèi)高分子膜，它能選擇性地使物質(zhì)通過(guò)。陽(yáng)離子能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，而陰離子則不能通過(guò)。Na＋不斷從陽(yáng)極區(qū)進(jìn)入陰極區(qū)，而陰極區(qū)產(chǎn)生的OH－只能留在陰極區(qū)，可以得到濃度較高的NaOH溶液。防止H2、Cl2混合發(fā)生爆炸。避免Cl2與NaOH反應(yīng)，影響NaOH的產(chǎn)量。陽(yáng)極區(qū)陰極區(qū)1.1電解飽和食鹽水--氯堿工業(yè)高中化學(xué)選擇性必修1(電鍍是一種應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的加工工藝。1.定義陰極——鍍件電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液陽(yáng)極——鍍層金屬2.特點(diǎn)陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)電解質(zhì)溶液的濃度保持不變1.2電鍍3.目的：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。高中化學(xué)選擇性必修1(鍍銅鍍鉻鍍鎳請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)方案給鐵釘“穿”上銅外衣。1.2電鍍[實(shí)驗(yàn)用品]鐵釘、銅片、石墨棒、CuSO4溶液陰極材料：鐵釘陽(yáng)極材料：銅片陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu陽(yáng)極：Cu－2e－＝Cu2＋高中化學(xué)選擇性必修1(電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，所以通過(guò)電解冶煉金屬是重要的方法。且活潑金屬（如K、Ca、Na、Mg、Al）是唯一可行的工業(yè)方法。得電子，被還原Mn+M+ne-正價(jià)0價(jià)KCaNaMg

Al︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法通常極難被還原的活潑金屬?gòu)乃鼈兊幕衔镏羞€原出來(lái)1.3電冶金高中化學(xué)選擇性必修1(1.電解法冶煉鈉總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解陽(yáng)極：2Cl-－2e-==Cl2↑陰極：Na++e-==Na2.電解法冶煉鎂陽(yáng)極：2Cl-－2e-=Cl2↑陰極：Mg2++2e-=Mg總反應(yīng)：MgCl2(熔融)==Mg+Cl2↑電解高中化學(xué)選擇性必修1(3.電解法冶煉鋁【問(wèn)題1】氧化鋁熔點(diǎn)：2050℃，氯化鋁熔194℃，工業(yè)上為什么不用氯化鋁做原料生產(chǎn)鋁單質(zhì)呢？陽(yáng)極：6O2-－12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔融)

===4Al+3O2↑電解冰晶石助熔劑：冰晶石(Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點(diǎn)------電解熔融狀態(tài)的氧化鋁高中化學(xué)選擇性必修1(粗銅：含雜質(zhì)(

ZnFeNiAgAu等

)

陽(yáng)極：ZnFeNiCuAgAuZn

－

2e

-＝

Zn

2+Fe－

2e

-

＝

Fe

2+

Ni

－

2e

-

＝

Ni

2+

Cu

－

2e

-

＝

Cu

2+

陽(yáng)極泥

陰極：Cu2++2e-=Cu（Cu2+氧化性最強(qiáng)且濃度最大）電解精煉銅電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度變小1.4電解精煉銅高中化學(xué)選擇性必修1(課堂檢測(cè)1.判斷正誤(1)電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽(yáng)極。(

)(2)電解法精煉粗銅,用純銅作陰極。(

)(3)從粗銅精煉所得陽(yáng)極泥中可回收Ag、Au、Fe等金屬。(

)(4)鐵器上鍍銅所用電解質(zhì)溶液為FeSO4溶液。(

)(5)在鍍件上電鍍銅時(shí)，也可以用惰性材料作陽(yáng)極，用硫酸銅溶液作電解液。()(6)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變。()(7)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。()高中化學(xué)選擇性必修1(課堂檢測(cè)2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是(

)A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂D高中化學(xué)選擇性必修1(課堂檢測(cè)3.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）(

)A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2++2e﹣==NiB．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+和Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和PtD高中化學(xué)選擇性必修1(02多池串聯(lián)及定量計(jì)算高中化學(xué)選擇性必修1(1.判斷電池類(lèi)型①有外接電源時(shí)，各電池均為電解池。②無(wú)外接電源時(shí)，燃料電池、鉛酸蓄電池等作電源，則其他裝置為電解池。③無(wú)外接電源時(shí)，有活潑性不同的兩電極的一般為原電池，活潑性相同或均為惰性電極的一般為電解池。④根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷。2.1多池串聯(lián)高中化學(xué)選擇性必修1(2.常用解題步驟2.1多池串聯(lián)高中化學(xué)選擇性必修1(1.如圖所示裝置：回答下列問(wèn)題：(1)甲池是

，乙池是將

能轉(zhuǎn)化為

能的裝置。原電池電化學(xué)(2)寫(xiě)出甲、乙、丙池中各電極的電極名稱(chēng)和電極反應(yīng)式。A極：負(fù)極，CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2OB極：正極，2O2＋8e－＋4H2O=8OH－Cu極：陽(yáng)極，Cu－2e－=Cu2＋Ag極：陰極，Cu2＋＋2e－=CuPt(Ⅰ)極：陽(yáng)極，2Cl－－2e－=Cl2↑Pt(Ⅱ)極：陰極，Mg2＋＋2e－＋2H2O=H2↑＋Mg(OH)2↓課堂檢測(cè)高中化學(xué)選擇性必修1(2.用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：(2)若開(kāi)始時(shí)K與M連接，則構(gòu)成___________，鐵棒發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)___________；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為_(kāi)__________________。一段時(shí)間后，溶液的pH___________。(1)若開(kāi)始時(shí)K與N連接，則構(gòu)成___________，鐵棒發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為_(kāi)___________________。(3)若用鋁條和鎂條分別代替圖中石墨和鐵電極，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液，請(qǐng)寫(xiě)出原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：_______________________________。原電池Fe－2e－=Fe2＋有無(wú)色氣泡生成電解池2H＋＋2e－=H2↑有淡黃綠色氣泡生成

增大課堂檢測(cè)高中化學(xué)選擇性必修1(（B）（C）（D）（A）CuSO4AgNO3AgNO3Na2SO4AgCuCuCPtPtAgFe3.判斷下列組合中各是什么裝置,寫(xiě)出電極反應(yīng)-+陰陰陰陽(yáng)陽(yáng)陽(yáng)A：原電池BCD：電解池

Fe-2e-=

Fe2+2Ag++2e-=2Ag

Ag++e-=Ag

Ag-e-=Ag+Cu2++2e-=Cu

4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+

4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2↑+4H+2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-高中化學(xué)選擇性必修1((1)兩極產(chǎn)物的量（如：固體質(zhì)量、產(chǎn)生氣體體積）計(jì)算；(2)溶液的pH計(jì)算或物質(zhì)的量濃度等；1、常見(jiàn)計(jì)算內(nèi)容(3)相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算和阿伏伽德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算；(4)產(chǎn)物的量與電荷量關(guān)系的相互計(jì)算。2.2電解池的定量計(jì)算2、常用計(jì)算方法

(1)根據(jù)電子守恒法計(jì)算：依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)極產(chǎn)物、電荷量等類(lèi)型的計(jì)算。

(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)在寫(xiě)出總反應(yīng)式，根據(jù)總反應(yīng)式比例計(jì)算。

高中化學(xué)選擇性必修1(4OH--4e-=2H2O+O2↑0.5mol

C(Cu2+)=1mol/0.5L=2mol/L陰極：陽(yáng)極：2Cu2++4e-=2Cu

D3、單一溶質(zhì)的電解(1)用鉑電極電解CuSO4溶液500mL,當(dāng)陰極質(zhì)量恰好不再增加時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下陽(yáng)極產(chǎn)生11.2L的氣體，則原溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為（）

A.0.5mol/LB.1.0mol/LC.1.5mol/LD.2mol/L2mol2mol

1moL2.2電解池的定量計(jì)算高中化學(xué)選擇性必修1(陰極：2H++2e-=H2↑（Cu2+完全放電后）陽(yáng)極：0.5mol

n(Cu2+)=0.5molC(CuSO4)=0.5mol/0.5L=1.0mol/L(開(kāi)始)Cu2++2e-=Cu4OH--4e-=2H2O+O2↑

C(2)用鉑電極電解CuSO4溶液500mL,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，標(biāo)準(zhǔn)狀況下兩極均產(chǎn)生11.2L的氣體，則原溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為（）

A.0.5mol/LB.0.8mol/LC.1.0mol/LD.1.5mol/L2mol

0.5mol

1mol

1mol0.5mol

2.2電解池的定量計(jì)算高中化學(xué)選擇性必修1((開(kāi)始)Cu2++2e-=Cu陰極：2H2O+2e-=H2↑+2OH-（Cu2+完全放電后）陽(yáng)極：2H2O-4e-=O2↑+4H+2Cl—

-2e-=Cl2↑1.4mol2.8molxmol2xmolymol4ymol0.8mol0.6mol2.4mol因?yàn)殡娊馍傻腛H-

多于H+，溶液顯堿性。n(OH-)=2.8mol-2.4mol=0.4molC(OH-)=0.1mol/LpH=13

B(1)用鉑電極電解NaCl和CuSO4溶液，當(dāng)電路通過(guò)4mol電子時(shí)，在陰陽(yáng)兩極都產(chǎn)生了1.4mol的氣體，電解后溶液的體積為4L，則電解后溶液的pH為()A、14B、13C、2D、14、混合溶質(zhì)的電解x+y=1.42x+4y=42.2電解池的定量計(jì)算高中化學(xué)選擇性必修1((2)將0.2molAgNO3

、0.4molCu(NO3)2、0.6molKCl溶于水，配成100ml的溶液，用石墨做電極電解一段時(shí)間后，在一極析出0.3molCu，此時(shí)在另一極收集到氣體體積為（標(biāo)況）()A.4.48LB.5.6LC.6.72LD.7.84LB(3)在H2O中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Na＋、Ba2＋、NO3-、SO42-、Cl－，該溶液在惰性電極的電解槽中通電片刻后，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量比是(

)A．1∶8

B．8∶1

C．35.5∶108

D．108∶35.5B4、混合溶質(zhì)的電解2.2電解池的定量計(jì)算高中化學(xué)選擇性必修1(1.把兩個(gè)電解槽串聯(lián)起來(lái)如下圖所示，電解一段時(shí)間后，銅陰極的質(zhì)量增加了0.192g,金屬X陰極質(zhì)量增加了0.195g,已知X的相對(duì)原子質(zhì)量為65，求X離子所帶電荷數(shù)？X的硫酸鹽CuSO4陽(yáng)陰陰陽(yáng)Cu2++2e-=Cu0.003mol0.006molXx++xe-=X0.006molxmol650.195X=2課堂檢測(cè)高中化學(xué)選擇性必修1(1)甲池是

池，乙池是

池。2)a極為

極，b極為

極，C極為

極，Pt為

極。3)Pt電極的電極反應(yīng)式為

。4)若甲中為0.1mol/L的H2SO41L，乙中為0.1mol/L的NaCl1L。反應(yīng)一段時(shí)間后，乙中的PH值上升到13，此時(shí)甲中的pH為

，標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲乙兩裝置共收集氣體體積

L（不考慮氣體的溶解及反應(yīng)）。