4.2 课时3 电解原理的应用（18页）课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共18张PPT)
电解原理的应用
第四章 化学反应与电能
氧化
反应
还原
反应
阴离子
阳离子
氧化反应
还原反应
阳极
阴极
阴离子移向______；
阳离子移向______
阳极
阴极
离子流向
反应类型
电子流向
电源____极流向____极
____极流向电源____极
负
阴
阳
正
e-
e-
电子导体
离子导体
电解池和原电池的比较
电解池 原电池
形成条件
电极名称
电极反应
离子移向
电子移动
能量转化
1.两个电极 2.电解质溶液
3.闭合回路 4.直流电源
1.两个电极 2.电解质溶液
3.闭合回路 4.氧化还原反应
（自发）
阳极、阴极
正极、负极
阳极-氧化反应
阴极-还原反应
负极--氧化反应
正极--还原反应
阳离子-阴极
阴离子-阳极
阳离子--正极
阴离子--负极
负极--阴极
阳极--正极
负极-导线-正极
注.氧化还原反应（可自发可非自发）
化学 能转变为 电 能
电 能转变为 化学 能
一、氯碱工业
+
-
Cl2
H2
Na+
淡盐水
NaOH溶液
饱和NaCl溶液
阳离子交换膜
阳 极
阴 极
饱和NaCl溶液
稀NaOH溶液
浓NaOH溶液
二、电镀
阳极：
阴极：
Cu2++2e-＝Cu
Cu-2e-=Cu2+
如果想在铁制品上镀铜，利用电解原理，该如何设计实验？
电极反应：
阳极
阴极
溶液
CuSO4
电源？
总反应呢？
没有
实验结果：
在铁制品上镀了一层铜
换塑料片，能镀铜吗？
塑料不导电
e-
二、电镀
阴极
镀件
CuSO4溶液
阳极
＋
－
铜
Cu2＋
SO42－
e-
Cu2++2e-＝Cu
Cu-2e-=Cu2+
思考：电解一段时间后，Cu2+的浓度有何变化？
不变
二、电镀
阳极
阴极
溶液？
CuSO4
镀件
含镀层金属离子的盐溶液
电镀池结构
①阴极
②阳极
③电镀液:
电镀的特点：
一多， 一少， 一不变。
---镀层金属
---待镀金属
含镀层金属阳离子的盐溶液
如Cr、Zn、Ag、Cu等。
阴极
阳极
电镀液
镀层金属
【例1】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
C
思考：工业上制备的铜，其含Cu约98.5%，还含有Fe、Ag、Au等杂质，为粗铜，需要通过再次精炼处理才能得到纯度为99.99%精铜(用于电器及其他很多工)，如何用电解的方法得到纯铜？
粗铜
精铜
三、电解精炼
(1)粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等)
(2)粗铜的精炼模型
阳极:
阴极:
电解液:
粗铜
纯铜
CuSO4溶液
+
纯铜
粗铜
－
CuSO4溶液
【思考】通电后，阳极和阴极上的金属微粒发生了哪些变化？
---不活泼金属: Au、Ag
提炼金、银等贵重金属。
问：电解完后,电解质溶液有何变化？
①电解质溶液的Cu2+浓度减小，不断补充CuSO4溶液
②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去
【例2】粗铜中含有杂质，用下图装置精炼铜。下列有关说法正确的是（ ）
A、a 是粗铜、b 是纯铜
B、反应前后CuSO4 电解液的浓度保持不变
C、阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu
D、电解过程中，a、b两极质量的变化量一直相等
C
【例3】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- = 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只有Cu和Pt
D
四、电冶金
使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程
金属冶炼：
得电子，被还原
Mn+ M
+ne-
正价
0价
K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱ Hg Ag ︱Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
富集法
通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来
(1)金属钠
电解熔融的氯化钠
阳极：
2Cl- －2e- = Cl2↑
阴极：
2Na+ + 2e- = 2Na
总反应：
2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ↑
电解
熔融NaCl
阴极
阳极
e-
e-
Na+
Cl-
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
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶炼镁 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶炼铝 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
（2）应用
制取一些活泼金属单质
注意：冰晶石(六氟合铝酸钠Na3AlF6)作为助熔剂，降低Al2O3的熔点
【例4】下列可被工业上采用的冶金方法是( )
A.电解氯化钠溶液制钠 B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解熔融的氯化铝制铝 D.高温下用一氧化碳还原氧化铁制铁
BD
【例5】污水处理——含氰废水处理
废水处理装置示意图
OH-
N2
-3 0
CN－ N2
思考1：废水处理时， N2在哪个电极产生？
+2 -3
某厂电镀废水中含有毒性较大的CN－，可在碱性条件下用电解法将其转变为N2
思考2：书写阴极区发生的电极反应，并分析阴离子交换膜的作用？
负离子交换膜
NaOH溶液
氧化反应
+ -
2CN－+ 12OH－－10e－ 2CO32-＋N2＋6H2O
2H2O + 2e－ === H2 +2OH－
H2