【課件】第四章第二節(jié)《+電解池》課件2021-2022學(xué)年上學(xué)期高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第二節(jié)電解池

新人教版選擇性必修一第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能

電解池

第1課時(shí)從銅礦石到景泰藍(lán)工藝品黃銅礦紫銅胎體景泰藍(lán)工藝品從銅礦石到景泰藍(lán)工藝品黃銅礦氯化物溶液浸出液主要成分CuCl2

NaCl濕法煉銅粗銅精銅紫銅胎體電解電解精煉和從銅礦石到景泰藍(lán)工藝品黃銅礦氯化物溶液浸出液主要成分CuCl2

NaCl濕法煉銅粗銅精銅掐絲、點(diǎn)藍(lán)、燒藍(lán)、磨光紫銅胎體景泰藍(lán)工藝品電解電解精煉鍍金和任務(wù)1實(shí)驗(yàn)室探究電解得粗銅的原理浸出液主要成分CuCl2和NaCl濕法煉銅粗銅電解任務(wù)1實(shí)驗(yàn)室探究電解得粗銅的原理浸出液主要成分CuCl2和NaCl濕法煉銅粗銅電解1.1電解CuCl2溶液1.2電解NaCl溶液1.3電解CuCl2和NaCl的混合溶液1.1用石墨電極電解CuCl2溶液與直流電源的負(fù)極相連與直流電源的正極相連1.1用石墨電極電解CuCl2溶液1.1用石墨電極電解CuCl2溶液思考：電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？宏觀微觀通電前通電前：H2OH+OH-+CuCl2Cu2++2Cl-1.1用石墨電極電解CuCl2溶液思考：電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？符號(hào)表征通電前：H2OH+OH-+CuCl2Cu2++2Cl-1.1用石墨電極電解CuCl2溶液思考：電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？符號(hào)表征通電時(shí)：向陰極遷移向陽極遷移通電前：H2OH+OH-+CuCl2Cu2++2Cl-通電時(shí)：向陰極遷移向陽極遷移2e-↑2Cl-Cl2-氧化反應(yīng)放電順序Cl-

＞OH-2e-Cu2++Cu還原反應(yīng)Cu2+＞H+

放電順序通電時(shí)：陰極陽極2e-Cu2++Cu還原反應(yīng)Cu2+＞H+

放電順序2e-↑2Cl-Cl2-氧化反應(yīng)放電順序Cl-

＞OH-↑總反應(yīng)：Cu2+

+

2Cl-Cu+Cl2電解電解池：把電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

電解：使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而

在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。

電解池工作原理示意圖陽離子陰離子e-離子導(dǎo)體e-氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解池工作原理示意圖分析電解池工作原理的基本步驟電源陽極陰極溶液中離子陰離子陽離子電極反應(yīng)放電順序1.2用石墨電極電解NaCl溶液思考：請依據(jù)電解的基本原理，預(yù)測電解

飽和食鹽水的產(chǎn)物，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。1.2用石墨電極電解NaCl溶液通電前：NaClNa++Cl-H2OH+

+OH-

向陰極遷移向陽極遷移陰極陽極離子分析電極反應(yīng)產(chǎn)物檢驗(yàn)方法濕潤淀粉KI試紙檢驗(yàn)Cl2總反應(yīng)Cl-OH-Na+H+點(diǎn)燃法檢驗(yàn)H2酚酞溶液檢驗(yàn)堿性2e-↑2Cl-Cl2-↑2NaCl+2H2O電解H2

+

2NaOH

+

Cl2↑H2OH+OH-+2e-↑2H+H2+2e-↑2H2OH2+2OH-+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？

陰極區(qū)域陽極區(qū)域↑2NaCl+2H2O電解H2

+

2NaOH

+

Cl2↑1．Cl2與NaOH反應(yīng)

Cl2+

2OH-

ClO-

+

Cl-

+

H2O

一定條件2．H2與Cl2混合易爆炸H2+

Cl22HCl↑2NaCl

+

2H2O電解H2

+

2NaOH

+

Cl2↑Na+精制飽和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)隔膜電解池工作原理示意圖陽離子陰離子e-離子導(dǎo)體e-陽離子交換膜電中性電中性氧化反應(yīng)還原反應(yīng)1.3用石墨電極電解CuCl2和NaCl的混合溶液黃銅礦氯化物溶液

浸出液

主要成分CuCl2NaCl濕法煉銅電解粗銅電解CuCl2溶液電解NaCl溶液惰性電極：在實(shí)驗(yàn)條件下，放電順序?yàn)椋宏帢O：Cu2+＞H+＞Na+

陽極：Cl-

＞OH-第一課時(shí)總結(jié)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而

在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。借助電解可以使非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行。在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有重要意義。課后思考1.根據(jù)已經(jīng)學(xué)到的電解原理設(shè)計(jì)：怎樣將粗銅電解精煉得精銅，怎樣鍍金，以制得景泰藍(lán)工藝品？2.電解池的模型還可能有什么樣的變化，以指導(dǎo)實(shí)

際工業(yè)生產(chǎn)？電解池

第2課時(shí)從銅礦石到景泰藍(lán)工藝品黃銅礦氯化物溶液浸出液主要成分CuCl2

NaCl濕法煉銅粗銅精銅掐絲、點(diǎn)藍(lán)、燒藍(lán)、磨光紫銅胎體景泰藍(lán)工藝品電解電解精煉鍍金和任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅粗銅中含Cu約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質(zhì)，怎么用電解的方法得到純銅？請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅陰極出銅電解CuCl2溶液還原反應(yīng)2e-Cu2++Cu任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅陰極鐵釘電解NaCl溶液陰極：得電子，還原反應(yīng)，金屬作陰極，不參與反應(yīng)。任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅Cu–2e-Cu2+氧化反應(yīng)粗銅還原反應(yīng)2e-Cu2++Cu純銅CuSO4溶液資料任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅純銅或鋼板CuSO4溶液粗銅陽極放電順序：金屬＞OH-＞SO2-4Cu–2e-Cu2+Fe–2e-Fe2+陽極放電順序：金屬＞OH-＞SO2-4Cu–2e-Cu2+Fe–2e-Fe2+陽極泥陽極Cu–2e-Cu2+Fe–2e-Fe2+陰極CuSO4溶液2e-Cu2++Cu放電順序：Cu2+

＞H+

＞Fe2+放電順序：金屬＞OH-＞SO2-4任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅金屬（除金、鉑）金屬優(yōu)先失電子金屬（除金、鉑）金屬優(yōu)先失電子任務(wù)2粗銅電解精煉得精銅任務(wù)3電鍍

電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。主要目的是增強(qiáng)金屬抗腐蝕能力，增加美觀或表面硬度。鍍層金屬通常是鉻、鎳、銀、黃銅等。鐵合頁鍍金合頁鍍金鍍金鍍銀鍍合金（黃銅）鍍鋅鐵絲3.1在鋼管表面鍍鋅粗銅CuSO4溶液純銅或鋼板Zn鋼管ZnSO4溶液3.1在鋼管表面鍍鋅ZnFeZnSO4溶液3.1在鋼管表面鍍鋅ZnFeZnSO4溶液理論分析：陽極：Zn

陰極：Fe通電前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-43.1在鋼管表面鍍鋅理論分析：陽極：Zn陰極：Fe通電前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通電時(shí)：向陰極遷移Zn–2e-Zn2+陽極：3.1在鋼管表面鍍鋅理論分析：陽極：Zn陰極：Fe通電前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通電時(shí)：向陰極遷移Zn–2e-Zn2+陽極：ZnSO4溶液3.1在鋼管表面鍍鋅ZnFe12112顯微鏡下觀察3.1在鋼管表面鍍鋅理論分析：陽極：Zn陰極：Fe通電前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通電時(shí)：Zn–2e-Zn2+陽極：3.1在鋼管表面鍍鋅理論分析：陽極：Zn陰極：Fe通電前：H2OH+OH-+ZnSO4Zn2++SO2-4通電時(shí)：向陰極遷移Zn–2e-Zn2+陽極：2e-陰極：Zn2++Zn增大陽離子濃度，可增強(qiáng)其氧化性，可能改變粒子放電順序3.2電鍍金電鍍金原理（含氰法）[Au(CN)

]2-e-Au2CN-++2H

O22e-H2↑2OH-++陰極主要電極反應(yīng)陽極陰極

上世紀(jì)70年代，研究出亞硫酸無氰鍍金法，形成一條無氰鍍金流水線，填補(bǔ)了我國無氰鍍金的空白，后榮獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。鍍金工藝改進(jìn)[Au(SO

)

]233-e-+Au+2SO2-3孫淑蘭（1942-）

景泰藍(lán)制作高級(jí)工程師陰極極主要反應(yīng)思考：

請總結(jié)從銅礦石到景泰藍(lán)工藝品的過程中用到電解時(shí)必須控制的主要生產(chǎn)條件，并論證這些電解過程是否可以被其他方法替代。調(diào)控電壓調(diào)控電壓金屬（除Au、Pt）優(yōu)先失電子導(dǎo)電性好的材料離子濃度，影響放電順序影響電解產(chǎn)物電解時(shí)必須控制的主要生產(chǎn)條件直流電源電壓兩電極材料溶液中粒子濃度離子交換膜制備粗銅：干法煉銅——高溫時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)濕法煉銅——常溫溶液中的置換反應(yīng)，或者電解粗銅電解精煉：電解鍍金：電解電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，借助電解可以使非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行。時(shí)間銅胎體鍍金方法明景泰年間黃銅（銅鋅合金，粗銅）鎏金（將糊狀的金汞合金，均勻地涂到干凈的器物表面，加熱使汞揮發(fā)）當(dāng)代紫銅（純銅）電鍍景泰藍(lán)生產(chǎn)工藝演變課后思考1.電解法在當(dāng)代景泰藍(lán)生產(chǎn)工藝中有著不可替代的作用。請?jiān)倭信e三個(gè)用電解法制備物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)例，并解釋其中的電解原理。2.真實(shí)的景泰藍(lán)工業(yè)生產(chǎn)中，黃銅礦用氯化物溶液浸出后的溶液中還含有亞銅離子，請預(yù)測亞銅離子在電解得粗銅的過程中發(fā)生了哪些變化。電解池

第3課時(shí)第二課時(shí)課后思考題1.電解法在當(dāng)代景泰藍(lán)生產(chǎn)工藝中有著不可替代的作用。請?jiān)倭信e三個(gè)用電解法制備物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)實(shí)例，并解釋其中的電解原理。2.真實(shí)的景泰藍(lán)工業(yè)生產(chǎn)中，黃銅礦用氯化物溶液浸出后的溶液中還含有亞銅離子，請預(yù)測亞銅離子在電解得粗銅的過程中發(fā)生了哪些變化。對于像鈉、鎂、鋁這樣非?；顫姷慕饘?，采用一般的還原劑很難將它們從其化合物中還原出來，工業(yè)上常用電解法冶煉。金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子還原成金屬單質(zhì)的過程：Mn++ne-M1.電冶金1.1工業(yè)制金屬鈉鈉塊放入水中2NaCl(熔融)電解2Na+Cl21.1工業(yè)制金屬鈉2e-↑2Cl-Cl2-陽極：陰極：e-Na++Na總反應(yīng)：↑電解熔融氯化鈉裝置示意圖NaCl進(jìn)口NaCl(熔融)Cl2出口Na(液態(tài))Na出口陰極陰極陽極1.2工業(yè)制金屬鎂陰極：2e-Mg2++Mg↑2e-2Cl-Cl2-陽極：總反應(yīng)：MgCl2(熔融)Mg+Cl2電解↑海水提鎂流程圖1.3工業(yè)制金屬鋁資料：（1）AlCl3是共價(jià)化合物；Al2O3是離子化合物。（2）Al2O3熔點(diǎn)2050℃。2Al2O3(熔融)4Al+3O2電解↑冰晶石

戴維（英化學(xué)家）莫瓦桑電解制氟儀器裝置圖（1886年）

自從1807年戴維首次使用電解方法制得金屬鉀，之后的研究繼續(xù)用電解法獲得了鈉、鈣、鎂、鋇、鍶、硼、硅、鋁、氟等單質(zhì)。電解為這些元素的發(fā)現(xiàn)立下了汗馬功勞。思考題2真實(shí)的景泰藍(lán)工業(yè)生產(chǎn)中，黃銅礦用氯化物溶液浸出后的溶液中還含有亞銅離子，請預(yù)測亞銅離子在電解得粗銅的過程中發(fā)生了哪些變化。電解池工作原理示意圖分析電解池工作原理的基本步驟電源陽極陰極溶液中離子陰離子陽離子電極反應(yīng)放電順序已知：黃銅礦經(jīng)氯化物溶液浸出后的溶液中含有一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

等。其中存在平衡：CuCl2

Cu++2Cl---2.1陰極e-Cu++Cu（1）預(yù)測一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（2）實(shí)驗(yàn)證據(jù)陰極碳棒上有暗紅色固體析出，陰極附近的溶液中Cu+濃度增大。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（3）再分析陽離子Cu2+Na+H+Cu+放電順序：

Cu2+＞H+＞Na+

查閱資料：放電順序：

Cu+＞Cu2+

一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（3）再分析

CuCl2-Cu++2Cl-放電順序：

Cu+＞Cu2+＞H+＞Na+

陽離子Cu2+Na+H+Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（3）再分析

放電順序：

Cu+＞Cu2+＞H+＞Na+

e-Cu++Cue-Cu2++Cu+陽離子Cu2+Na+H+Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（4）小結(jié)粒子考慮全，放電有優(yōu)先，電壓可調(diào)控，實(shí)驗(yàn)證據(jù)現(xiàn)。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2陽極（1）預(yù)測2e-↑2Cl-Cl2-H2OH+OH-+通電前：通電時(shí)：Cl-

＞OH-放電順序：一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-

CuCl2

Cu+

+2Cl--2.2陽極（2）實(shí)驗(yàn)證據(jù)陽極沒有Cl2逸出，陽極附近溶液中的Cu2+濃度增大。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2陽極（3）再分析：原因2e-2Cl-Cl2↑-假設(shè)1：Cl22Cu++2Cu2++2Cl-假設(shè)2：e-Cu+-Cu2+Cl-未參與反應(yīng)。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2陽極（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證e-Cu+-Cu2+NaCl溶液實(shí)驗(yàn)：相同電壓下，電解相同Cl-濃度的NaCl溶液?，F(xiàn)象：沒有檢驗(yàn)到Cl2。結(jié)論：假設(shè)2成立。e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu陽極主反應(yīng)：陰極主反應(yīng)：e-Cu2++Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-2.2陽極（5）小結(jié)有還原性的陽離子一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu陽極主反應(yīng)：陰極主反應(yīng)：e-Cu2++Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-電解得粗銅的過程中