資源簡(jiǎn)介

(共31張PPT)
選擇性必修1(人教版2019)
第四章 ·化學(xué)反應(yīng)與電能
第二節(jié) 電解池
第3課時(shí)
電解原理的應(yīng)用
奧運(yùn)金牌是純銀鍍金，按照規(guī)定，鍍金不低于6克；銀牌則是百分之百純銀，銅牌中95%-98%的成分為銅，再加上一部分鋅。預(yù)計(jì)6000枚奧運(yùn)獎(jiǎng)牌將會(huì)用去超過(guò)1噸的黃金和白銀。
思考：制作奧運(yùn)金牌時(shí)，如何純銀上鍍金？
【導(dǎo)】
目錄
氯堿工業(yè)
01
精煉銅 電鍍 電冶金
02
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
1.通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化
2.建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用
NO.1
氯堿工業(yè)
氯氣和燒堿是重要的化工原料。
工業(yè)上利用電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿，稱(chēng)為氯堿工業(yè)。
Cl2
NaOH
用惰性電極電解食鹽水，兩極的產(chǎn)物是什么？
電解原理應(yīng)用
陽(yáng)極反應(yīng)：
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cl－>OH－
陽(yáng)極離子放電順序：
陰極反應(yīng)：
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
H＋>Na＋
陰極離子放電順序：
總反應(yīng)化學(xué)方程式：
2NaCl＋2H2O 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
電解
2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－
電解
【思考】根據(jù)電解原理，分析使用惰性電極電解食鹽水時(shí)，如何制得氯氣和燒堿？
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
OH—
淡鹽水
NaOH溶液
精制飽和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
離子交換膜
陽(yáng) 極
金屬鈦網(wǎng)
陰 極
碳鋼網(wǎng)
陽(yáng)極室
陰極室
氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿
陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。
【思考】此裝置是否能實(shí)現(xiàn)工業(yè)上大批量、安全穩(wěn)定生產(chǎn)氯氣和燒堿呢？
第一個(gè)問(wèn)題:
(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純, Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O
(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)?混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸.
粗鹽成分：
除雜過(guò)程:
注意離子加入順序
第二個(gè)問(wèn)題：精制食鹽水
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
H+
OH—
淡鹽水
NaOH溶液
精制飽和NaCl溶液
H2O（含少量NaOH）
陽(yáng)離子交換膜
陽(yáng) 極
惰性電極
陰 極
碳鋼網(wǎng)
陽(yáng)極室
陰極室
陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。
離子交換膜的作用：
a、防止氫氣和氯氣混合；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。
氯堿工業(yè)
電 解 飽 和 食 鹽 水
液堿
濕氫氣
濕氯氣
NaOH
含氯漂白劑
Cl2
H2
HCl
有機(jī)合成
造紙
玻璃
肥皂
紡織
印染
有機(jī)合成
氯化物合成
農(nóng)藥
鹽酸
有機(jī)合成
金屬冶煉
圖4－1 氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用
我國(guó)的氯堿工業(yè)
交換膜的分類(lèi)及應(yīng)用
知識(shí)拓展
NO.2
精煉銅
電鍍
電冶金
銅導(dǎo)線
黃銅礦
（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)）

精煉
黃銅礦
粗銅（含有鋅、鐵、鎳、銀、金、鉑等微量雜質(zhì)）
精銅
【思考】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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
　　 一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。
【評(píng)】
粗銅：含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等)
陽(yáng)極：
Zn－2e- ＝ Zn2+
Fe －2e- ＝ Fe2+
Ni －2e-＝ Ni2+
Cu－2e-＝ Cu2+
Zn
Fe
Ni
Cu
Ag Au
Cu2+ + 2e- ＝Cu
陽(yáng)極泥
陰極: 　
純銅
粗銅
問(wèn)題：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？
減小
電解精煉銅
粗銅精煉
電鍍與生產(chǎn)生活
思考交流
如果想在鐵制品上鍍上銅，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？
電極反應(yīng)：
陽(yáng)極：
Cu-2e-=Cu2+
陰極：
Cu2++2e-＝Cu
1、含義：
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。
2、目的：
使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。
3、電鍍池的構(gòu)成
（1）陰極-待鍍金屬
（2）陽(yáng)極-鍍層金屬
一般是在空氣或溶液中不易起變化的金屬（Cu、Ni、Zn、Ag）
（3）電解液-含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液
+
鍍件
鍍層金屬
－
含鍍層金屬離子的鹽溶液
電 鍍
①電極式：
陽(yáng)極：Cu - 2e- = Cu2+
陰極：Cu2+ + 2e- = Cu
②電鍍液：
含Cu2+離子的電解質(zhì)溶液
【思考】如果想在鐵制品表面鍍上銅，該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？
電解一段時(shí)間后，Cu2+的濃度有何變化？
不變
電鍍液的組成及酸堿性保持不變
4、電鍍的特點(diǎn)：
電解池、電解精煉池、電鍍池的比較
電解池 電解精煉池 電鍍池
定義
形成 條件
電極 名稱(chēng)
電極 反應(yīng)
將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。
①兩電極接直流電源
②電極插人電解質(zhì)溶液
③形成閉合回路
陽(yáng)極：電源正極相連
陰極：電源負(fù)極相連
陽(yáng)極：氧化反應(yīng)
陰極：還原反應(yīng)
應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。
①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極
②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子
陽(yáng)極：不純金屬；
陰極：純金屬
陽(yáng)極：氧化反應(yīng)
陰極：還原反應(yīng)
應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。
①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極
②電鍍液須含有鍍層金屬的離子
陽(yáng)極：鍍層金屬；
陰極：鍍件
陽(yáng)極：氧化反應(yīng)
陰極：還原反應(yīng)
【歸納總結(jié)】
（1）電解精煉過(guò)程中的“兩不等”：
電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；
陰極增加的質(zhì)量和陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等。
（2）電鍍過(guò)程中的“一多，一少，一不變”：
“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；
“一少”指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解；
“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。
【評(píng)】
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(guò)程：Mn+ + n e- = M
對(duì)于像鈉、鎂、鋁這樣非常活潑的金屬，采用一般的還原劑很難將它們從其化合物中還原出來(lái)，工業(yè)上常用電解法冶煉。
電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段
Ag+>Fe3+>Cu2+ > H+(酸）> Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陽(yáng)離子得電子能力
金屬活動(dòng)順序表倒過(guò)來(lái)
只有在熔融狀態(tài)下可以放電，在水溶液中由于水可以電離出H+，它們沒(méi)有機(jī)會(huì)放電
陰極（與電極材料無(wú)關(guān)）：發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得電子。
電冶金
（活潑金屬的制備）
1、電解熔融氯化鈉冶煉鈉
陰極：2Na+ + 2e- = 2Na
陽(yáng)極：2Cl- - 2e- = Cl2↑
總反應(yīng)：2NaCl(熔融) === 2Na+Cl2↑
電解
【思考】電解熔融NaCl的方法可制備金屬鈉，金屬M(fèi)g、Al如何制備呢？
2、電解熔融的氯化鎂：（制取金屬鎂）
陽(yáng)極：2Cl - －2e- = Cl2↑
陰極：Mg2+ + 2e- = Mg
總反應(yīng)：MgCl2(熔融) == Mg + Cl2 ↑
電解
3、電解熔融的氧化鋁：（制取金屬鋁）
陽(yáng)極：6O2- －12e- =3O2↑
陰極：4Al3+ + 12e- = 4Al
總反應(yīng)：2Al2O3(熔融) == 4Al + 3O2 ↑
電解
冰晶石
【思考】工業(yè)制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制取鋁時(shí)，用的是氧化鋁而不用氯化鋁？
原因：因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)比氯化鎂高很多，浪費(fèi)了能量 ；氯化鋁是共價(jià)化合物，共價(jià)化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合物，可電解。
助熔劑：冰晶石(Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點(diǎn)
課堂小結(jié)
1. 下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A．生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱
B．用錫焊接的鐵質(zhì)器件，焊接處易生銹
C．在鐵制品上鍍銅時(shí)，鍍件為陽(yáng)極，銅鹽為電鍍液
D．鐵管上鑲嵌鋅塊，鐵管不易被腐蝕
C
2. 利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是（ ）
A. 電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極
B．電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)
C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu = Cu2+ + 2e-
D．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥
D
3. 關(guān)于下列各圖的說(shuō)法中，正確的是（ ）
A．①中陰極處能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán)的氣體
B．②中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連
C．③中電子由b極流向a極
D．④中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)
D
4.德國(guó)人哈伯發(fā)明了合成氨技術(shù)而獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，但該方法須在高溫高壓催化劑，否則難以自發(fā)進(jìn)行。2000年希臘化學(xué)家斯佳在《科學(xué)》雜志上公布了他的新發(fā)明在常壓下把氫氣與氮?dú)馔ㄈ胍患訜岬?70℃的電解池（如圖）氫氮在電極上合成氨，而且轉(zhuǎn)化率高于哈伯法的五倍，達(dá)到80%.
該電解池采用了能傳導(dǎo)某種離子（ H+、 Li+、F-、 O2- ）的固體復(fù)合氧化物為電解質(zhì)（簡(jiǎn)稱(chēng)SCY），吸附在SCY內(nèi)外側(cè)表面的金屬鈀多孔多晶薄膜為電極。
寫(xiě)出上文中電解池的陰陽(yáng)極反應(yīng)式和電解池總反應(yīng)式。
固體復(fù)合氧化物
陽(yáng)極：3H2→6H+＋6e－
陰極：N2+6H++6e→2NH3
通電
電解反應(yīng) ：N2+3H2 2NH3

展開(kāi)更多......

收起↑