1.3.2 电解原理的应用-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第一册课件(共26张PPT)

(共26张PPT)
第三节　电能转化为化学能——电解　
第2课时　电解原理的应用
探究学习一 电解的原理
【实验探究】电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气
1．电解饱和食盐水
(1)实验装置
(2)实验现象
①阳极上 。
②阴极上 。
有黄绿色有刺激性气味的气体产生，并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色
有无色气体产生，阴极附近溶液变红色
(3)原理分析
①通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。
②通电后， 移向阴极， 移向阳极。
阳极电极反应式为 ；阴极电极反应式为 。
(4)电解的总反应式
化学方程式： ；
离子方程式： 。
Na＋、Cl－、H＋、OH－
Na＋、H＋ Cl－、OH－
2Cl－－2e－=Cl2↑
2H＋＋2e－=H2↑或2
H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
探究学习一 电解的原理
(4)电解的总反应式
化学方程式： ；
离子方程式： 。
2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2Cl-＋2H2O 2OH-＋H2↑＋Cl2↑
想一想？
阴极附近产生NaOH的原因
H＋得电子生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡向电离方向移动。
2．工业电解食盐水制备烧碱
离子膜法电解食盐水原理示意图如图所示，回答下列问题。
(1)从图中b位置补充的为含有少量NaOH
的水，NaOH的作用为_____________________。
(2)精制饱和食盐水从图中___位置
(填“a”“b”“c”或“d”，下同)补充，NaOH溶液从图中____位置流出。
图中e位置排出的气体为____，检验该气体的方法是
。
增强溶液的导电能力
a
用湿润的淀粉 KI试纸检验，若试纸变蓝，证明该气体为Cl2。
c
Cl2
想一想？
(1)离子膜法电解食盐水中，阳离子交换膜的作用是什么？
(2)工业上用电解饱和食盐水制取NaOH时，食盐水为什么要精制？如何精制？
既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
因为粗食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42-在电解时会生成沉淀堵塞离子交换膜而达不成电解的目的。精制时可通过依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液过滤，最后再加适量盐酸的方法除去粗盐中的杂质离子。
【理解应用】
2．用石墨作电极，电解盛放在U形管的饱和NaCl溶液(滴有酚酞)，如图，下列叙述正确的是(　　)
A．通电后，NaCl才能发生电离
B．通电一段时间后，右侧电极附近溶液先变红
C．当阳极生成0.1mol气体时，整个电路中转移
了0.1mole－
D．电解饱和食盐水的总反应式为2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
×
√
×
【理解应用】
1．如图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法中不正确的是(　　)
A．装置中左侧出口处的物质是氢气，
右侧出口处的物质是氯气
B．该离子交换膜只能让阳离子通过，
不能让阴离子通过
C．装置中发生反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－
D．电解一段时间后，B口可排出NaOH溶液
×
√
×
探究学习二 铜的电解精炼、电镀
1．铜的电解精炼
(1)实验装置
(2)粗铜成分
杂质金属：比铜活泼的有 等，比铜不活泼的有 等。
(3)电极反应
阳极： 、 、 、 。
阴极： 。
(4)电解精炼的结果
粗铜中的金属 等形成的阳离子残留在溶液中， 以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，阴极上得到 。
Zn、Fe、Ni Ag、Pt、Au
Cu－2e－=Cu2＋ Zn－2e－=Zn2＋ Fe－2e－=Fe2＋ Ni－2e－=Ni2＋
Cu2＋＋2e－=Cu
Zn、Fe、Ni
Ag、Au、Pt
纯铜
想一想？
(1)电解精炼铜进行一段时间后，阳极减少的铜质量与阴极增加的铜的质量
相等吗？为什么？
(2)电解精炼铜结束后，溶液中金属阳离子的组成或浓度发生怎样的变化？
不相等 根据电子守恒可知，阳极由于比铜活泼的金属失电子更容易，所以阴极质量的增加小于阳极质量的减小。
溶液中增加了Cu2＋、Zn2＋ 、Fe2＋ 、Ni2＋，Cu2＋的浓度减小。
2．电镀
以铁钉上镀一层铜为例
铁钉(镀件)
Cu2＋
Cu2＋＋2e－= Cu
铜片(镀层金属)
Cu
Cu－2e－=Cu2＋
(2)实验装置
(3)实验现象：铜片逐渐 ，铁钉表面有 色物质析出。
溶解 红
(4)电镀池
①原理：利用电解原理，在金属表面镀上一薄层 或 方法。
金属 合金
含有镀层金属离子
镀层金属
待镀金属制品
想一想？
(1)电镀铜进行一段时间后，阳极减少铜与阴极增加的铜相等吗？为什么？
(2)电镀铜结束后，溶液中金属阳离子的组成或浓度发生怎样的变化？
相等 根据电子守恒可知，阳极减少的锌(镀层金属)与阴极增加的锌(待镀金属)质量相等。
Cu2＋的浓度不变。
提醒
(1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
(2)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
【归纳总结】
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。
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。
【理解应用】
1．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是(　　)
A．锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有锌离子
B．铂做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子
C．铁做阳极，镀件做阴极，溶液中含有亚铁离子
D．锌做阴极，镀件做阳极，溶液中含有亚铁离子
【理解应用】
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，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2＋A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．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有Cu和Pt，没有Zn、Fe、Ni
【理解应用】
3．利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产中的应用。下列说法正确的是(　　)
A．氯碱工业中，X电极上的反应式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
B．电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2＋浓度不变
C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜
D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁
×
√
×
【基础达标】
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变(　　)
(2)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3，也可以电解MgO和AlCl3(　　)
(3)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(　　)
(4)用Zn作阳极，Fe作阴极，ZnCl2溶液作电解质溶液，由于放电顺序H＋>Zn2＋，不可能在铁上镀锌(　　)
(5)若把Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑设计成电解池，应用Cu作阳极，稀H2SO4作电解液(　　)
×
×
√
×
√
【基础达标】
2．关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是(　　)
A．都用粗铜做阳极、纯铜做阴极
B．电解液的成分都保持不变
C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋
D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu
【基础达标】
3．(2020·广东六校联考)下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　)
【基础达标】
4．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(　　)
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－=Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A极为
________(填“阴”或“阳”)极，电极材料是___________，
电极反应式 为_____________，电解质溶液可以是___________。
(2)乙池中铁极的电极反应式为________________。
(3)若将乙池中的石墨电极改为银电极，则乙池为________装置，电
解一段时间后，溶液的浓度________。
【基础达标】
5．如图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。
阴　 精铜　
Cu2＋＋2e－=Cu　 CuSO4溶液等
Ag＋＋e－=Ag　
电镀
不变
【素养提升】
6．回答下列问题：
(1) (2020·全国卷Ⅱ节选)可采用如图(a)所示的装置来制取氯气。装置中的离子膜只允许______离子通过，氯气的逸出口是_______（填标号)。
Na+ a
【素养提升】
(2)在新冠肺炎疫情期间，84消毒液是常用的环境消毒液之一。某课外小组制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨做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，装置如图所示。c、d都为碳电极。
a为电源的________极，c为电解池的________极(填“正”“负”
或“阴”“阳”)。电极上发生的电极反应式：
____________________，电解产生消毒液的总化学方程式为__________________________________________________。
负　 阳　
2H＋＋2e－=H2↑　
NaCl＋H2O NaClO＋H2↑