人教版（2019）选修第一册 4.1电解原理的应用 课件(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选修第一册 4.1电解原理的应用 课件(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-17 13:20:05 | ||
图片预览
文档简介
(共24张PPT)
电解原理的应用
第四章 化学反应与电能
思 考：能否用该电解池制备Cl2、H2 和NaOH？若不能，该怎样改进装置？
阴极区域
阳极区域
↑
2NaCl +
2H2O
电解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
用石墨电极电解NaCl溶液
1．Cl2 与 NaOH 反应
Cl2 + 2OH- = ClO- + Cl- + H2O
2．H2 与 Cl2 混合易爆炸
H2 + Cl2 = 2HCl
H2O
(含少量NaOH)
精制饱和
NaCl溶液
隔膜
阳离子交换膜
Na+
用石墨电极电解NaCl溶液
电解池工作原理示意图
阴离子
e-
离子导体
e-
阳离子交换膜
电中性
电中性
阳离子
氧化反应
还原反应
－
+
淡盐水
阳极室
阴极室
阳 极
金属钛网
阴 极
碳钢网
阳离子交换膜
精制饱和NaCl溶液
Na+
Cl2
H2O（含少量NaOH）
H2
H+
OH—
Cl—
允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)
氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
NaOH溶液
电解饱和食盐水
H2
NaOH
湿氯气
湿氢气
液碱
Cl2
金属冶炼
有机合成
HCl
盐酸
含氯漂白剂
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
氯碱工业产品及其应用
电解池工作原理模型
Cu–2e- Cu2+
氧化反应
粗铜
阴极：得电子，还原反应，
金属作阴极，不参与反应。
粗铜电解精炼得精铜
粗铜中含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，怎么用电解的方法得到纯铜？请设计实验。
还原反应
2e-
Cu2+
+
Cu
纯铜或钢板
CuSO4溶液
阳极
Cu – 2e-= Cu2+
Fe – 2e- = Fe2+
阴极
2e-
Cu2+
+
Cu
放电顺序：Cu2+ ＞ H+ ＞ Fe2+
放电顺序：
金属 ＞ OH- ＞ SO42-
粗铜电解精炼得精铜
阳极泥
CuSO4溶液
电镀是应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方法。
镀金合页
铁合页
电镀
主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度。
镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。
镀金
镀银
镀合金（黄铜）
镀锌铁丝
电镀
+
镀件
镀层金属
－
含镀层金属离子的盐溶液
①镀件作阴极
②镀层金属作阳极
③含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液
电镀的特点:电镀液的组成及酸碱性保持不变
电镀
Zn
Fe
ZnSO4溶液
理论分析：
阳极：Zn 阴极：Fe
通电前：
ZnSO4
Zn2+
+
SO
2-
4
OH-
H2O
H+
+
电镀
在钢管表面镀锌
理论分析：阳极：Zn 阴极：Fe
通电前：
ZnSO4
Zn2+
+
SO
2-
4
通电时：
向阴极迁移
Zn–2e- = Zn2+
阳极：
电镀
OH-
H2O
H+
+
ZnSO4溶液
Zn
Fe
H+、Zn2+谁先在阴极放电？
1
2
用1号铁钉做阴极，
2号铁钉做对比
阴极：
Zn2+ + 2e- =Zn
1
2
显微镜下观察
增大阳离子浓度，可增强其氧化性，可能改变粒子放电顺序
电镀
阳离子放电顺序:Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋
＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋
(1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。
归纳总结
(2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。
对于像钠、镁、铝这样非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。
金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子还原成金属单质的过程：Mn+ + n e- = M
电冶金
工业制金属钠
阴极：
e-
Na+
+
Na
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
阳极：
2NaCl(熔融)
电解
2Na + Cl2
总反应：
↑
电解熔融氯化钠装置示意图
NaCl进口
NaCl
(熔融)
Cl2出口
Na
(液态)
Na出口
阴极
阴极
阳极
阴极：
2e-
Mg2+
+
Mg
↑
2e-
2Cl-
=Cl2
-
阳极：
总反应：
MgCl2(熔融)
Mg + Cl2
电解
↑
海水提镁流程图
工业制金属镁
资料：（1）AlCl3是共价化合物；Al2O3是离子化合物。
（2）Al2O3熔点2050℃。
2Al2O3(熔融)
4Al + 3O2
电解
↑
冰晶石
工业制金属铝
阳极：
6O 2- －12e- = 3O2↑
阴极：
4Al 3+ + 12e- = 4Al
助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）
阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充
2Al2O3(熔融)
4Al + 3O2
电解
↑
冰晶石
电解与元素的发现
小结
电能直接转化为化学能
是最强有力的氧化还原手段
能量
电解
方法
反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
工作原理示意图
原电池
电解池
小结
电解时必须控制的主要生产条件
直流电源电压
两电极材料
离子交换膜
溶液中粒子浓度
电解池 影响电解产物的因素
内因：粒子的氧化性或还原性
一般情况下，放电顺序为：
阴极：Cu2+ ＞ H+ ＞ Na+
阳极：金属（除金、铂） ＞ Cl- ＞ OH-
外因：
（1）浓度：如镀锌，粒子的氧化性或还原性随浓度增大而增强
（2）电压：调控不同氧化性或还原性的粒子是否发生反应
（3）离子交换膜：调控产物种类、产率等。
电解原理的应用
第四章 化学反应与电能
思 考：能否用该电解池制备Cl2、H2 和NaOH？若不能，该怎样改进装置？
阴极区域
阳极区域
↑
2NaCl +
2H2O
电解
H2 + 2NaOH + Cl2
↑
用石墨电极电解NaCl溶液
1．Cl2 与 NaOH 反应
Cl2 + 2OH- = ClO- + Cl- + H2O
2．H2 与 Cl2 混合易爆炸
H2 + Cl2 = 2HCl
H2O
(含少量NaOH)
精制饱和
NaCl溶液
隔膜
阳离子交换膜
Na+
用石墨电极电解NaCl溶液
电解池工作原理示意图
阴离子
e-
离子导体
e-
阳离子交换膜
电中性
电中性
阳离子
氧化反应
还原反应
－
+
淡盐水
阳极室
阴极室
阳 极
金属钛网
阴 极
碳钢网
阳离子交换膜
精制饱和NaCl溶液
Na+
Cl2
H2O（含少量NaOH）
H2
H+
OH—
Cl—
允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)
氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
NaOH溶液
电解饱和食盐水
H2
NaOH
湿氯气
湿氢气
液碱
Cl2
金属冶炼
有机合成
HCl
盐酸
含氯漂白剂
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
氯碱工业产品及其应用
电解池工作原理模型
Cu–2e- Cu2+
氧化反应
粗铜
阴极：得电子，还原反应，
金属作阴极，不参与反应。
粗铜电解精炼得精铜
粗铜中含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，怎么用电解的方法得到纯铜？请设计实验。
还原反应
2e-
Cu2+
+
Cu
纯铜或钢板
CuSO4溶液
阳极
Cu – 2e-= Cu2+
Fe – 2e- = Fe2+
阴极
2e-
Cu2+
+
Cu
放电顺序：Cu2+ ＞ H+ ＞ Fe2+
放电顺序：
金属 ＞ OH- ＞ SO42-
粗铜电解精炼得精铜
阳极泥
CuSO4溶液
电镀是应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方法。
镀金合页
铁合页
电镀
主要目的是增强金属抗腐蚀能力，增加美观或表面硬度。
镀层金属通常是铬、镍、银、黄铜等。
镀金
镀银
镀合金（黄铜）
镀锌铁丝
电镀
+
镀件
镀层金属
－
含镀层金属离子的盐溶液
①镀件作阴极
②镀层金属作阳极
③含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液
电镀的特点:电镀液的组成及酸碱性保持不变
电镀
Zn
Fe
ZnSO4溶液
理论分析：
阳极：Zn 阴极：Fe
通电前：
ZnSO4
Zn2+
+
SO
2-
4
OH-
H2O
H+
+
电镀
在钢管表面镀锌
理论分析：阳极：Zn 阴极：Fe
通电前：
ZnSO4
Zn2+
+
SO
2-
4
通电时：
向阴极迁移
Zn–2e- = Zn2+
阳极：
电镀
OH-
H2O
H+
+
ZnSO4溶液
Zn
Fe
H+、Zn2+谁先在阴极放电？
1
2
用1号铁钉做阴极，
2号铁钉做对比
阴极：
Zn2+ + 2e- =Zn
1
2
显微镜下观察
增大阳离子浓度，可增强其氧化性，可能改变粒子放电顺序
电镀
阳离子放电顺序:Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋
＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋
(1)电解精炼过程中的“两不等”：电解质溶液浓度在电解前后不相等；阴极增加的质量和阳极减少的质量不相等。
归纳总结
(2)电镀过程中的“一多，一少，一不变”：“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。
对于像钠、镁、铝这样非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们从其化合物中还原出来，工业上常用电解法冶炼。
金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子还原成金属单质的过程：Mn+ + n e- = M
电冶金
工业制金属钠
阴极：
e-
Na+
+
Na
2e-
↑
2Cl-
Cl2
-
阳极：
2NaCl(熔融)
电解
2Na + Cl2
总反应：
↑
电解熔融氯化钠装置示意图
NaCl进口
NaCl
(熔融)
Cl2出口
Na
(液态)
Na出口
阴极
阴极
阳极
阴极：
2e-
Mg2+
+
Mg
↑
2e-
2Cl-
=Cl2
-
阳极：
总反应：
MgCl2(熔融)
Mg + Cl2
电解
↑
海水提镁流程图
工业制金属镁
资料：（1）AlCl3是共价化合物；Al2O3是离子化合物。
（2）Al2O3熔点2050℃。
2Al2O3(熔融)
4Al + 3O2
电解
↑
冰晶石
工业制金属铝
阳极：
6O 2- －12e- = 3O2↑
阴极：
4Al 3+ + 12e- = 4Al
助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）
阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充
2Al2O3(熔融)
4Al + 3O2
电解
↑
冰晶石
电解与元素的发现
小结
电能直接转化为化学能
是最强有力的氧化还原手段
能量
电解
方法
反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
工作原理示意图
原电池
电解池
小结
电解时必须控制的主要生产条件
直流电源电压
两电极材料
离子交换膜
溶液中粒子浓度
电解池 影响电解产物的因素
内因：粒子的氧化性或还原性
一般情况下，放电顺序为：
阴极：Cu2+ ＞ H+ ＞ Na+
阳极：金属（除金、铂） ＞ Cl- ＞ OH-
外因：
（1）浓度：如镀锌，粒子的氧化性或还原性随浓度增大而增强
（2）电压：调控不同氧化性或还原性的粒子是否发生反应
（3）离子交换膜：调控产物种类、产率等。