4.2.2 電解原理的應用 課件 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

高中化學選擇性必修1(第四章化學反應與電能第二節(jié)

電解池化學與生活景泰藍高中化學選擇性必修1(第2課時

電解原理的應用3、掌握電解的有關計算。1.通過對氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析,認識電能與化學能之間的能量轉化,培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任的化學核心素養(yǎng)。2.建立電解應用問題的分析思維模型和電解相關計算的思維模型,加深對電解原理的理解和應用,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。高中化學選擇性必修1(01電解原理的應用高中化學選擇性必修1(（1）原理陽極：2Cl－-2e－===Cl2↑陰極：2H2O+2e－===H2↑+2OH－總反應：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)象及檢驗陰極：有無色、無味氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞，溶液變紅，點燃氣體后，有爆鳴聲。陽極：有黃綠色、刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍。高中化學選擇性必修1(2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑電解陽離子交換膜Na+避免Cl2與NaOH反應Cl2+2OH-====ClO-+Cl-+H2OH2+Cl2====2HCl防止Cl2和H2混合而引起爆炸高中化學選擇性必修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

離子交換膜是一類高分子膜，它能選擇性地使物質通過。陽離子能通過陽離子交換膜，而陰離子則不能通過。Na＋不斷從陽極區(qū)進入陰極區(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，影響NaOH的產(chǎn)量。陽極區(qū)陰極區(qū)1.1電解飽和食鹽水--氯堿工業(yè)高中化學選擇性必修1(電鍍是一種應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極——鍍層金屬2.特點陽極本身參加電極反應電解質溶液的濃度保持不變1.2電鍍3.目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。高中化學選擇性必修1(鍍銅鍍鉻鍍鎳請設計方案給鐵釘“穿”上銅外衣。1.2電鍍[實驗用品]鐵釘、銅片、石墨棒、CuSO4溶液陰極材料：鐵釘陽極材料：銅片陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu陽極：Cu－2e－＝Cu2＋高中化學選擇性必修1(電解是最強有力的氧化還原手段，所以通過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0價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從它們的化合物中還原出來1.3電冶金高中化學選擇性必修1(1.電解法冶煉鈉總反應：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解陽極：2Cl-－2e-==Cl2↑陰極：Na++e-==Na2.電解法冶煉鎂陽極：2Cl-－2e-=Cl2↑陰極：Mg2++2e-=Mg總反應：MgCl2(熔融)==Mg+Cl2↑電解高中化學選擇性必修1(3.電解法冶煉鋁【問題1】氧化鋁熔點：2050℃，氯化鋁熔194℃，工業(yè)上為什么不用氯化鋁做原料生產(chǎn)鋁單質呢？陽極：6O2-－12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al總反應：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------電解熔融狀態(tài)的氧化鋁高中化學選擇性必修1(粗銅：含雜質(

ZnFeNiAgAu等

)

陽極：ZnFeNiCuAgAuZn

－

2e

-＝

Zn

2+Fe－

2e

-

＝

Fe

2+

Ni

－

2e

-

＝

Ni

2+

Cu

－

2e

-

＝

Cu

2+

陽極泥

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

)(2)電解法精煉粗銅,用純銅作陰極。(

)(3)從粗銅精煉所得陽極泥中可回收Ag、Au、Fe等金屬。(

)(4)鐵器上鍍銅所用電解質溶液為FeSO4溶液。(

)(5)在鍍件上電鍍銅時，也可以用惰性材料作陽極，用硫酸銅溶液作電解液。()(6)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中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。()高中化學選擇性必修1(課堂檢測2.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。下列說法正確的是(

)A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應式是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時，Y是純銅D．制取金屬鎂時，Z是熔融的氯化鎂D高中化學選擇性必修1(課堂檢測3.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，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．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：Ni2++2e﹣==NiB．電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+和Zn2+D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和PtD高中化學選擇性必修1(02多池串聯(lián)及定量計算高中化學選擇性必修1(1.判斷電池類型①有外接電源時，各電池均為電解池。②無外接電源時，燃料電池、鉛酸蓄電池等作電源，則其他裝置為電解池。③無外接電源時，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)電極反應現(xiàn)象判斷。2.1多池串聯(lián)高中化學選擇性必修1(2.常用解題步驟2.1多池串聯(lián)高中化學選擇性必修1(1.如圖所示裝置：回答下列問題：(1)甲池是

，乙池是將

能轉化為

能的裝置。原電池電化學(2)寫出甲、乙、丙池中各電極的電極名稱和電極反應式。A極：負極，CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2OB極：正極，2O2＋8e－＋4H2O=8OH－Cu極：陽極，Cu－2e－=Cu2＋Ag極：陰極，Cu2＋＋2e－=CuPt(Ⅰ)極：陽極，2Cl－－2e－=Cl2↑Pt(Ⅱ)極：陰極，Mg2＋＋2e－＋2H2O=H2↑＋Mg(OH)2↓課堂檢測高中化學選擇性必修1(2.用如圖所示裝置進行實驗：(2)若開始時K與M連接，則構成___________，鐵棒發(fā)生的電極反應式為____________；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為___________________。一段時間后，溶液的pH___________。(1)若開始時K與N連接，則構成___________，鐵棒發(fā)生的電極反應式為_______________；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為____________________。(3)若用鋁條和鎂條分別代替圖中石墨和鐵電極，電解質溶液為氫氧化鈉溶液，請寫出原電池負極的電極反應式：_______________________________。原電池Fe－2e－=Fe2＋有無色氣泡生成電解池2H＋＋2e－=H2↑有淡黃綠色氣泡生成

增大課堂檢測高中化學選擇性必修1(（B）（C）（D）（A）CuSO4AgNO3AgNO3Na2SO4AgCuCuCPtPtAgFe3.判斷下列組合中各是什么裝置,寫出電極反應-+陰陰陰陽陽陽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-高中化學選擇性必修1((1)兩極產(chǎn)物的量（如：固體質量、產(chǎn)生氣體體積）計算；(2)溶液的pH計算或物質的量濃度等；1、常見計算內容(3)相對原子質量的計算和阿伏伽德羅常數(shù)測定的計算；(4)產(chǎn)物的量與電荷量關系的相互計算。2.2電解池的定量計算2、常用計算方法

(1)根據(jù)電子守恒法計算：依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)目相等。用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負極產(chǎn)物、電荷量等類型的計算。

(2)根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應在寫出總反應式，根據(jù)總反應式比例計算。

高中化學選擇性必修1(4OH--4e-=2H2O+O2↑0.5mol

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

D3、單一溶質的電解(1)用鉑電極電解CuSO4溶液500mL,當陰極質量恰好不再增加時，標準狀況下陽極產(chǎn)生11.2L的氣體，則原溶液中CuSO4的物質的量濃度為（）

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

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

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

C(2)用鉑電極電解CuSO4溶液500mL,經(jīng)過一段時間后，標準狀況下兩極均產(chǎn)生11.2L的氣體，則原溶液中CuSO4的物質的量濃度為（）

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

0.5mol

1mol

1mol0.5mol

2.2電解池的定量計算高中化學選擇性必修1((開始)Cu2++2e-=Cu陰極：2H2O+2e-=H2↑+2OH-（Cu2+完全放電后）陽極：2H2O-4e-=O2↑+4H+2Cl—

-2e-=Cl2↑1.4mol2.8molxmol2xmolymol4ymol0.8mol0.6mol2.4mol因為電解生成的OH-

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，當電路通過4mol電子時，在陰陽兩極都產(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、混合溶質的電解x+y=1.42x+4y=42.2電解池的定量計算高中化學選擇性必修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間后，在一極析出0.3molCu，此時在另一極收集到氣體體積為（標況）()A.4.48LB.5.6LC.6.72LD.7.84LB(3)在H2O中加入等物質的量的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)物的質量比是(

)A．1∶8

B．8∶1

C．35.5∶108

D．108∶35.5B4、混合溶質的電解2.2電解池的定量計算高中化學選擇性必修1(1.把兩個電解槽串聯(lián)起來如下圖所示，電解一段時間后，銅陰極的質量增加了0.192g,金屬X陰極質量增加了0.195g,已知X的相對原子質量為65，求X離子所帶電荷數(shù)？X的硫酸鹽CuSO4陽陰陰陽Cu2++2e-=Cu0.003mol0.006molXx++xe-=X0.006molxmol650.195X=2課堂檢測高中化學選擇性必修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電極的電極反應式為

。4)若甲中為0.1mol/L的H2SO41L，乙中為0.1mol/L的NaCl1L。反應一段時間后，乙中的PH值上升到13，此時甲中的pH為

，標準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）。