1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 电解原理的应用 1.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电 冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 2.证据推理与模型认知：建立电解应用问题的分析思维模型和电解 相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。 核心素养发展目标 一、电解饱和食盐水 随堂演练知识落实 课时对点练 二、电镀电冶金 内 容 索 引 一、电解饱和食盐水 烧碱、氯气都是重要的化工原料，习惯上把电解饱和食盐水的工业生产 叫做 。 1.电解饱和食盐水的原理 氯碱工业 通电前：溶液中的离子是 。 通电后：移向阳极
2、的离子是 ， 比 容易失去电子，被氧化成 。 阳极： ( 反应)。 移向阴极的离子是 ， 比 容易得 到电子，被还原成 。其中H是由水电离产生的。 阴极： ( 反应)。 Na、Cl、H、OH Cl、OHCl OH氯气 氧化 Na、HHNa 氢气 还原 2Cl2e=Cl2 2H2O2e=H22OH 总反应： 化学方程式为_； 离子方程式为_。 2.氯碱工业生产流程 工业生产中，电解饱和食盐水的 反应在离子交换膜电解槽中进行。 阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜的作用：只允许Na等阳离子通过，不允许Cl、OH等 阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混 合发生爆炸，也能避免氯气
3、与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠 的产量。 3.氯碱工业产品及其应用 (1)氯碱工业产品主要有 、 、 、 、 。 (2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥 皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中广泛应用。 NaOH Cl2H2 盐酸含氯漂白剂 (1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2() (2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区() (3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)() (4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠() (5)利用电解饱和食盐水可制得“84” 消毒液() 正误判断正误判断 1.氯碱工业
4、以电解精制饱和食盐水的方 法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸 盐等系列化工产品，如图是离子交换膜 法电解饱和食盐水的示意图，图中阳离 子交换膜只允许Na 等通过，不允许 OH、Cl等阴离子及气体分子通过。 应用体验应用体验 试完成下列问题： (1)阳极(金属钛网)电极反应式：_；阴极(碳钢网)电极 反应式：_；电解饱和食盐水总离子方程式： _。 2Cl2e=Cl2 2H2O2e=H22OH (2)阳离子交换膜的作用为：_ _ _，从图中b位置补充的为含有少量NaOH的水， NaOH的作用为_。 (3)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
5、置流出，图中e位置排出的气体为_。 将电解槽隔成阳极室和阴极室，允许阳离子 Na通过，阻止阴离子OH、Cl和气体通过，使生成的NaOH更纯，并 防止H2、Cl2混合发生爆炸 增强导电性，提高电解效率 a c氯气 2.在新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液是环境消毒液 之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器， 用石墨作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，设计了如 图所示的装置。c、d都为碳电极。 完成下列填空： (1)a为电源的_极，c为电解池的_极(填“正”“负”或“阴”“阳”)。 (2)d电极上发生的电极反应式：_，电解产生 消毒液的总化学方程
6、式为_。 负阳 2H2O2e=H22OH 返回 二、电镀电冶金 1.电镀与电解精炼 电镀是一种利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或 的加 工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 电解合金 装置 电镀 精炼 阳极材料镀层金属Cu粗铜(含锌、银、金等杂质) 阴极材料镀件金属Fe纯铜 阳极反应Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2等 阴极反应Cu22e=CuCu22e=Cu 溶液变化 硫酸铜溶液浓度保持 不变 Cu2浓度减小，金、银等金属沉积形成 阳极泥 2.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的 获得电子变成 的过程。 如Mnne=M。 (2)电解
7、法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐 溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反应式： 阳极：_； 阴极：_； 总反应：_。 金属离子金属单质 2Cl2e=Cl2 2Na2e=2Na 正误判断正误判断 (1)氯碱工业中用的是阴离子交换膜将两电解室隔开() (2)在Fe上电镀Zn，应用Zn作阳极，用ZnSO4溶液作电镀液() (3)电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比Cu弱的杂质金属成为阳极泥沉 在阳极区() (4)工业冶炼金属铝时，电解熔融态AlCl3() 1.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电 解法制备高纯度的镍，下列叙述正
8、确的是(已知：氧化性：Fe2Ni2 FeCuAgPt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形 式在阳极附近沉积下来，故D正确。 4.21世纪是钛的世纪，在8001 000 时电解TiO2可制得钛，装置如图所 示，下列叙述正确的是 A.a为电源的正极 B.石墨电极上发生还原反应 C.阴极发生的反应为TiO24e=Ti2O2 D.每生成0.1 mol Ti，转移0.2 mol电子 123456789 101112131415 解析由O2的移动方向可知，b为电源正极，A错误； 石墨电极作阳极，发生氧化反应，B错误； 每生成0.1 mol Ti，转移电子0.4 mol，D错误。 123456789 1011
9、12131415 5.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备， 二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中 正确的是 A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Nae=Na B.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝 或氢氧化铝的两性 C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生 D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl 失电子 123456789 101112131415 解析A项，阴极反应式为Nae=Na，错误； C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误； D项，阳极
10、都是Cl失电子，错误。 123456789 101112131415 6.四甲基氢氧化铵(CH3)4NOH常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵 (CH3)4NCl为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如图所 示(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)，下列说法不正确的是 A.N为正极 B.标准状况下制备0.75NA (CH3)4NOH， a、b两极共产生16.8 L气体 C.c、e均为阳离子交换膜 D.b极电极反应式：4OH4e=O22H2O 123456789 101112131415 解析电解后左侧(CH3)4NOH溶 液由稀变浓，说明a极发生还原反 应，2H2O2e=
11、H22OH， 据此判断a为阴极，b为阳极，所 以N为正极，故A正确； (CH3)4NOH溶液由稀变浓，说明(CH3)4N穿过c膜，c膜是阳离子交换膜， NaCl溶液由稀变浓，说明Na穿过e膜，e膜是阳离子交换膜，故C正确。 123456789 101112131415 7.氯碱工业的一种节能新工 艺是将电解池与燃料电池相 结合，相关物料的传输与转 化关系如图所示(电极未标 出)。下列说法正确的是 A.电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OH B.通入空气的电极为负极 C.电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2 D.a、b、c的大小关系为abc 12345
12、6789 101112131415 解析题给电解池的阴极 反应式为2H2O2e = H22OH，阳极反应式 为2Cl2e=Cl2，A 项正确； 题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误； 由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl2，理论上转移 4 mol e，则燃料电池中消耗1 mol O2，C项错误； 题给燃料电池的负极反应式为2H24e4OH=4H2O，正极反应式为 O24e2H2O=4OH，所以a、b、c的大小关系为cab，D项错误。 123456789 101112131415 题组二电解的有关计算 8.在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产
13、生12.8 g铜时，阳 极放出的气体是 A.1.12 L H2 B.1.12 L O2 C.2.24 L H2 D.2.24 L O2 123456789 101112131415 9.有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液，均以Pt作 电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 g，这时 产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为 A.41 B.11 C.43 D.34 123456789 101112131415 解析串联电路中，相同时间内各电极得电子或失电子的物质的量相同， 各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少， 只要判断出生成何种气体及
14、生成该气体一定物质的量所得失电子的物质 的量，就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放 出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧杯中放出O2。在有1 mol电 子转移时，生成的气体的物质的量分别是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和 0.25 mol。所以共放出有色气体(Cl2)0.5 mol0.5 mol1 mol，无色气体 (O2和H2)0.5 mol0.25 mol0.75 mol。 123456789 101112131415 10.用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度
15、。则电解过程中转移电子的 物质的量为 A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol 123456789 101112131415 解析将Cu(OH)2改写为CuOH2O，根据CuOH2O知，阳极上OH放电生 成O2，阴极上Cu2和H放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2) nCu(OH)20.2 mol，则转移电子的物质的量为0.2 mol40.8 mol，故 D正确。 11.用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段 时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍 为1 000 mL，则电解后溶液的pH
16、为 A.4 B.3 C.2 D.1 123456789 101112131415 12.(2019衡水高二检测)把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制 成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解混合溶液，并收集两电极所产 生的气体，通电一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同， 则下列叙述正确的是 A.电路中共转移0.6NA个电子 B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol C.阴极质量增加3.2 g D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 molL1 123456789 1011121314 15 13.(2019沈阳高二检测)某同学设计了一个燃料电池(如图
17、所示)，目的是 探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。 123456789 101112131415 综合强化 根据要求回答相关问题： (1)通入氢气的电极为_(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为 _。 负极 H22e2OH=2H2O 解析通入氢气的电极为负极；由于电解质溶液是碱性的，所以该电极 反应式为H22e2OH=2H2O。 123456789 101112131415 (2)石墨电极为_(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置 中滴入酚酞溶液，_(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液变红。 123456789 101112131415 解析由于铁
18、电极与电源的负极连接，所以铁电极为阴极，石墨电极为 阳极；反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H在阴极 (Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此 铁极区的溶液变红。 阳极 铁极 (3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液 浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应 式为_。 123456789 101112131415 解析因为粗铜中的锌等活动性比Cu强的杂质金属优先失去电子，而得 到电子的只有Cu2，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减 小；精铜电极上的电极反应式为Cu22e=Cu。 减小 Cu22e
19、=Cu 123456789 10 14.电解的应用比较广泛。根据下列电解的应用，回答问题： (1)如图为电解精炼银的示意图，_(填“a”或“b”)极为 含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成 该气体的电极反应式为_ _。 1112131415 a 123456789 10 (2)利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液 分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为_(填 化学式)溶液，阳极电极反应式为_， 电解过程中Li向_(填“A”或“B”)电极迁移。 1112131415 解析根据电解装置图，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，B极区 产生H2，电极反应式为2H2e
20、=H2，剩余OH与Li结合生成 LiOH，所以B极区电解液为LiOH溶液，B电极为阴极，则A电极为阳极， 阳极区电解液为LiCl溶液，电极反应式为2Cl2e=Cl2，电解过程 中Li向B电极迁移。 LiOH 2Cl2e=Cl2 B 123456789 10 (3)离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、 组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的 _极，已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应， 阴极电极反应式为_。若改用氯化铝水溶液作 电解液，则阴极产物为_。 1112131415 负 H2 123456789 1011121314 15.常温下
21、用惰性电极电解200 mL 氯化钠、 硫酸铜的混合溶液，所得气体的体积随时间 变化如图所示，根据图中信息回答下列问题。 (气体体积已换算成标准状况下的体积，且 忽略气体在水中的溶解和溶液体积的变化) 15 (1)曲线_(填“”或“”)表示阳极产生气体的变化。 解析阴极上Cu2首先放电，故开始时，阴极上无气体生成，故表示 阳极产生气体的变化。 123456789 101112131415 (2)氯化钠的物质的量浓度为_，硫酸铜的物质的量浓度为_。 0.1 molL10.1 molL1 123456789 101112131415 123456789 101112131415 (3)t2时所得溶液的pH为_。 1 返回
