2020化学新素养同步鲁教选修4（课件+讲义+素养练）：第1章第2节　电能转化为化学能-电解 第2课时.ppt

1、1 完成课前学习 探究核心任务 第第2课时课时 电解原理的应用电解原理的应用 学业要求学业要求 素养对接素养对接 理解并掌握电解饱和食盐水理解并掌握电解饱和食盐水、电镀电镀、电电 解精炼铜解精炼铜、电冶金的原理电冶金的原理。 社会责任：利用电解知识解决生活和生社会责任：利用电解知识解决生活和生 产中的实际问题产中的实际问题。 2 完成课前学习 探究核心任务 知知 识识 梳梳 理理 知识点一知识点一、电解饱和食盐水制备烧碱电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气氢气和氯气 1.现象现象(装置如图装置如图) (1)阳极上：阳极上：_。 (2)阴极上：阴极上：_。 产生黄绿色气体产生黄绿色气体 产生无色气

2、体，阴极附近溶液变红产生无色气体，阴极附近溶液变红 3 完成课前学习 探究核心任务 2.原理分析及电极反应原理分析及电极反应 电解时电解时U形管中形管中，_移向阳极移向阳极，_移向阴极移向阴极。 (1)阳极离子放电顺序：阳极离子放电顺序：_，电极反应：电极反应： _(_反应反应)。 (2)阴极离子放电顺序：阴极离子放电顺序：_，电极反应：电极反应： _(_反应反应)。 3.总反应化学方程式：总反应化学方程式：_。 离子方程式：离子方程式：_。 Cl 、 、OH H 、 、Na Cl OH 2Cl 2e =Cl2 氧化氧化 H Na 2H 2e =H2 还原还原 2NaCl2H2O= 通电通电

3、2NaOHCl2H2 2Cl 2H2O= 通电通电 H2Cl22OH 4 完成课前学习 探究核心任务 4.用惰性电极电解饱和食盐水一段时间用惰性电极电解饱和食盐水一段时间，电解后的混合液能使红色布条退色的原因电解后的混合液能使红色布条退色的原因 是是_ _。 电解饱和食盐水电解饱和食盐水，阴极区生成阴极区生成NaOH，阳极区生成阳极区生成Cl2，二者发生反应：二者发生反应： Cl2 2NaOH=NaClNaClOH2O，NaClO水解出的水解出的HClO具有漂白性具有漂白性 5 完成课前学习 探究核心任务 知识点二知识点二、铜的电解精炼铜的电解精炼 工业上主要从工业上主要从_提炼铜提炼铜。冶炼

4、铜矿石所获得的铜通常含有锌冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁铁、镍镍、银银 、金和铂等微量杂质金和铂等微量杂质，俗称粗铜俗称粗铜。 黄铜矿黄铜矿 6 完成课前学习 探究核心任务 1.装置与原理装置与原理 阳极材料用阳极材料用_，阴极材料用阴极材料用_，电解质溶液用硫酸酸化的电解质溶液用硫酸酸化的_ 溶液溶液。 粗铜粗铜 精铜精铜 CuSO4 精铜精铜 Cu2 2e =Cu 粗铜粗铜 Cu2e =Cu2 CuSO4 7 完成课前学习 探究核心任务 2.电解特点电解特点 电解结束后电解结束后，_中含有中含有_等等，电解质溶液中的金属阳离子有电解质溶液中的金属阳离子有 _，阴极得到阴极得到_。 阳极

5、泥阳极泥 Au、Pt、Ag Zn2 、 、Fe2 、 、Ni2 、 、Cu2 精铜精铜 8 完成课前学习 探究核心任务 知识点三知识点三、电镀电镀 1.根据图示根据图示，书写电极反应式：书写电极反应式： 阳极：阳极：_； 阴极：阴极：_。 Cu2e =Cu2 Cu2 2e =Cu 9 完成课前学习 探究核心任务 2.电镀的概念是应用电镀的概念是应用_原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他 _或或_的过程的过程。 3.电镀池的构成：一般都是用电镀池的构成：一般都是用_作电镀液；把作电镀液；把 _浸入电镀液中与直流电源的正极相连浸入电镀液中与直流电

6、源的正极相连，作为阳极；作为阳极；_ 与直流电源的负极相连与直流电源的负极相连，作为阴极作为阴极。 4.电镀的目的主要是增强材料电镀的目的主要是增强材料_能力能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面也有许多电镀是为了美观或增加表面 硬度硬度。 电解电解 金属金属 合金合金 含有镀层金属离子的电解质溶液含有镀层金属离子的电解质溶液 镀层金属镀层金属 待镀金属制品待镀金属制品 抗腐蚀抗腐蚀 10 完成课前学习 探究核心任务 知识点四知识点四、电冶金电冶金 1.金属冶炼的本质：使矿石中的金属冶炼的本质：使矿石中的_获得电子获得电子，从它们的化合物中从它们的化合物中_ 出来出来。如如Mn ne =M。

7、。 2.电解熔融的氯化钠可制取金属钠：电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：阳极反应式：_； 阴极反应式：阴极反应式：_； 总反应式：总反应式：_。 金属离子金属离子 还原还原 2Cl 2e =Cl2 2Na 2e =2Na 2NaCl(熔融熔融)= 通电通电 2NaCl2 11 完成课前学习 探究核心任务 1.判断正误判断正误，正确的打正确的打“”“”，错误的打错误的打“” 自自 我我 检检 测测 (1)氯碱工业是非常重要的化工生产氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产在阴极上得到的产 物为物为H2和和NaOH( ) (2)电解饱和食盐水制

8、烧碱电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极用涂镍碳钢网作阳极( ) (3)电解法精炼粗铜电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极用纯铜作阳极( ) (4)在镀件上电镀锌在镀件上电镀锌，用锌作阳极用锌作阳极( ) (5)电解法精炼粗铜时电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变电解质溶液中各离子浓度一定不变( ) (6)在镀件上电镀铜在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量( ) 12 完成课前学习 探究核心任务 2.粗铜的电解精炼如图所示粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极粗铜板应是图中电极_(

9、 填图中的字母填图中的字母)；在电极；在电极d上发生的电极反应式为上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有；若粗铜中还含有Au、 Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为它们在电解槽中的存在形式和位置为_。 13 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 电解精炼时电解精炼时，粗铜作阳极粗铜作阳极，纯铜作阴极纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解液溶液作电解液，比铜活泼比铜活泼 的金属失电子生成离子进入溶液的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。 答案答案 c Cu2 2e =Cu Au、 、Ag以单质的形式沉积在以单质的形式沉积在c(阳极阳

10、极)下方下方，Fe以以 Fe2 的形式进入电解液 的形式进入电解液 14 完成课前学习 探究核心任务 学习任务一学习任务一、电解原理的应用电解原理的应用 【观图思考观图思考】 15 完成课前学习 探究核心任务 1.氯碱工业的原理是什么氯碱工业的原理是什么？ 提示提示 2NaCl2H2O= 通电通电 2NaOHH2Cl2。 2.实际生产过程中为什么要有离子交换膜实际生产过程中为什么要有离子交换膜？ 提示提示 常用阳离子交换膜将两溶液分开常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能透过阳离子交换膜使阳离子能透过阳离子交换膜，而阴离而阴离 子不能通过子不能通过，避免生成的氯气和氢氧化钠发生反应避免生成的

11、氯气和氢氧化钠发生反应。 16 完成课前学习 探究核心任务 【名师点拨名师点拨】 1.工业电解饱和食盐水制取烧碱工业电解饱和食盐水制取烧碱 工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH 移向阳极 移向阳极，以使以使NaOH在阴极溶液在阴极溶液 中富集中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能透过阳离子交换膜使阳离子能透过阳离子交换膜，而阴而阴 离子不能通过离子不能通过。 如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液可知溶液A的溶质是的溶质是NaOH。 17 完成课前学习 探究核心

12、任务 2.铜的电解精炼与电镀铜对比铜的电解精炼与电镀铜对比 电解精炼铜电解精炼铜 电镀铜电镀铜 电极材料电极材料 阴极阴极 精铜精铜 镀件镀件 阳极阳极 粗铜粗铜 纯铜纯铜 电极反应式电极反应式 阳极阳极 Cu2e =Cu2等 等 Cu2e =Cu2 阴极阴极 Cu2 2e =Cu Cu2 2e =Cu 电解质溶液电解质溶液 浓度的变化浓度的变化 Cu2 减少 减少，比铜活泼的金属比铜活泼的金属 阳离子进入溶液阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度电解质溶液成分及浓度 均不变均不变 18 完成课前学习 探究核心任务 【典例典例1】 利用电解法可将含有利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质

13、的粗铜提纯等杂质的粗铜提纯，下列叙述正下列叙述正 确的是确的是( ) A.电解时以精铜作阳极电解时以精铜作阳极 B.电解时阴极发生氧化反应电解时阴极发生氧化反应 C.粗铜连接电源负极粗铜连接电源负极，其电极反应是其电极反应是Cu2e =Cu2 D.电解后电解后，电解槽底部会形成含少量电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥等金属的阳极泥 解析解析 电解精炼铜时电解精炼铜时，粗铜应作阳极粗铜应作阳极，精铜作阴极精铜作阴极，故故A错；阳极与电池的正极错；阳极与电池的正极 相连发生氧化反应相连发生氧化反应，阴极与电池的负极相连发生还原反应阴极与电池的负极相连发生还原反应，故故B错；粗铜连接电错

14、；粗铜连接电 源的正极源的正极，发生氧化反应发生氧化反应，故故C错；金属的活动性顺序为错；金属的活动性顺序为ZnFeCuAgPt， 因此因此Ag、Pt不会放电不会放电，以单质形式沉积下来以单质形式沉积下来，故故D对对。 答案答案 D 19 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练1 下列描述中下列描述中，不符合生产实际的是不符合生产实际的是( ) A.电解熔融的氧化铝制取金属铝电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极用纯铜作阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌在镀

15、件上电镀锌，用锌作阳极用锌作阳极 解析解析 电解池的阳极上失电子发生氧化反应电解池的阳极上失电子发生氧化反应、阴极上得电子发生还原反应阴极上得电子发生还原反应。电解电解 熔融的熔融的Al2O3制制Al时时，若用若用Fe作阳极作阳极，会发生反应会发生反应Fe2e =Fe2， ，阳极损耗严阳极损耗严 重且时间稍长重且时间稍长Fe2 移动到阴极上发生反应 移动到阴极上发生反应Fe2 2e =Fe， ，使得到的使得到的Al不纯不纯。 答案答案 A 20 完成课前学习 探究核心任务 学习任务二学习任务二、有关电解计算的三种常用方法有关电解计算的三种常用方法 【合作交流合作交流】 在粗铜的精炼中在粗铜的精

16、炼中，阴极和阳极通过的电子数相等吗阴极和阳极通过的电子数相等吗？阴阳两个电极上的质量变化阴阳两个电极上的质量变化 一样吗一样吗？ 提示提示 两个电极上通过的电子数一样；质量变化不相等两个电极上通过的电子数一样；质量变化不相等。 21 完成课前学习 探究核心任务 【名师点拨名师点拨】 有关电解计算的方法有关电解计算的方法 1.根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移其依据是电路上转移 的电子数相等的电子数相等。 2.根据总反应方程式计算：先写电极反应式根据总反应方程式计算：先写电极反应式，再写总反应方程式再写总反应方

17、程式，最后根据总反应最后根据总反应 方程式计算方程式计算。 3.根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算得出计算 所需的关系式所需的关系式。 提醒提醒 (1)电解过程中产生的电解过程中产生的H 或 或OH ， ，其物质的量等于转移电子的物质的量其物质的量等于转移电子的物质的量。 (2)进行电解计算时进行电解计算时，要注意电极放电顺序要注意电极放电顺序，确定不同阶段的电极反应确定不同阶段的电极反应。 22 完成课前学习 探究核心任务 【典例典例2】 用铂电极电解用铂电极电解50 mL CuCl2与与CuSO

18、4的混合溶液的混合溶液(浓度均为浓度均为2 mol L 1) ，当阴极析出当阴极析出9.6 g固体时固体时，阳极产生标准状况下氧气阳极产生标准状况下氧气_L。 解析解析 阴极电极反应为阴极电极反应为Cu2 2e =Cu， ，9.6 g Cu的物质的量为的物质的量为0.15 mol，得电得电 子子0.3 mol；阳极电极反应为；阳极电极反应为2Cl 2e =Cl2 ，4OH 4e =2H2O O2， 生成生成Cl2为为0.05 L2 mol L 1 0.1 mol，Cl 最多能失去电子 最多能失去电子0.05 L2 mol L 1 20.2 mol。根据电子守恒知必有氧气生成根据电子守恒知必有氧

19、气生成，所以所以4n(O2)2n(Cl2)0.3 mol， n(O2)0.025 mol，则产生氧气标准状况下的体积为则产生氧气标准状况下的体积为0.025 mol22.4 L mol 1 0.56 L。 答案答案 0.56 23 完成课前学习 探究核心任务 变式训练变式训练2 如图所示如图所示，图乙是图甲的电解池进行电解时某个量图乙是图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标纵坐标x)随时间变随时间变 化的函数图像化的函数图像(各电解池都用石墨作电极各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电不考虑电解过程中溶液浓度变化对电 极反应的影响极反应的影响)，这个量这个量x是表示是表示( )

20、 A.各电解池析出气体的体积各电解池析出气体的体积 B.各电解池阳极质量的增加量各电解池阳极质量的增加量 C.各电解池阴极质量的增加量各电解池阴极质量的增加量 D.各电极上放电的离子总数各电极上放电的离子总数 24 完成课前学习 探究核心任务 解析解析 电解氯化钠溶液时电解氯化钠溶液时，阴阴、阳极都产生气体物质；电解硝酸银溶液时阳极都产生气体物质；电解硝酸银溶液时，阴极阴极 上产生单质银；电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜上产生单质银；电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜。所以随着电解的进行阴极所以随着电解的进行阴极 质量的增加量有如图乙所示的变化质量的增加量有如图乙所示的变化。 答案答案 C 25 本节内容结束