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第二節 電解池　
第3課時 電解原理的應用
人教版選擇性必修1
榆次一中 李金虎
學習目標
1．了解電解原理在工業生產中的應用。
2．認識電解在實現物質轉化和能量儲存中的具體應用。
學習目標
1．通過對氯堿工業、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。培養學生“變化觀念與平衡思想”的學科素養。
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。培養學生“證據推理與模型認知”的學科素養。
素養目標
情境引入
氯堿工業指的是工業上用電解飽和氯化鈉溶液的方法來制取氫氧化鈉（NaOH）、氯氣（Cl2）和氫氣（H2），并以它們為原料生產一系列化工產品，稱為氯堿工業。
氯堿工業是最基本的化學工業之一，它的產品除應用于化學工業本身外，還廣泛應用于輕工業、紡織工業、冶金工業、石油化學工業以及公用事業。主要有3種工藝：隔膜法，雙電解池法，水銀電解池法。
教學過程
一、氯堿工業
1.原理
陽極區 陰極區
教學過程
原因一：Cl2 與 NaOH 反應
原因二：H2 與 Cl2 混合易爆炸
H2 + Cl2 2HCl
一定條件
Cl2 + 2OH- ClO- + Cl- + H2O
不能，原因如下：
思考：能否用下圖電解池制備Cl2、H2 和NaOH？
2.電解裝置
思考：如何改進上述裝置？
若能控制溶液中離子的移動，即可解決上述問題
教學過程
（1）離子交換膜
含義：離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成的
作用：能將兩極區隔離，阻止兩極區產生的物質接觸，防止發生化學反應
能選擇性地通過離子，起到平衡電荷，形成閉合回路的作用
陽離子交換膜：只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過
陰離子交換膜：只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過
質子交換膜：只允許質子(H+)和水分子通過
分類與應用：
教學過程
裝置改進
教學過程
4-12離子交換膜電解槽
工業生產中，這個反應在離子交換膜電解槽中進行。離子交換膜電解槽是由多個單元槽組成的。圖4-12所示是一臺離子交換膜電解槽（包括16個單元槽），圖4-13是一個單元槽的電解原理示意圖。
教學過程
思考：若將飽和氯化鈉溶液換成熔融狀態下的氯化鈉，電極反應如何？
陰極：2Na+ + 2e-＝ 2Na
陽極：2Cl- －2e-＝ Cl2
總反應：2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
電解
教學過程
二、電冶金
金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質的過程：
M n+ + ne - = M
由于電解法可將通常極難被還原的活潑金屬從它們的化合物中還原出來，所以是冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的一種重要方法。
教學過程
二、電冶金
總方程式 陽極、陰極反應式
冶煉鈉 2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
2Na＋＋2e－= 2Na
冶煉鎂 MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－= Cl2↑
Mg2＋＋2e－= Mg
冶煉鋁 2Al2O3(熔融) 4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－= 3O2↑
4Al3＋＋12e－= 4Al
教學過程
【思考】
工業制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制取鋁時，用的是氧化鋁而不用氯化鋁？
原因：
因為氧化鎂的熔點比氯化鎂高很多，浪費了能量 ；氯化鋁是共價化合物，熔融狀態下不導電。
教學過程
工業上制備的銅，其含Cu約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質，為粗銅，需要通過再次精煉處理才能得到純度為99.99%精銅，如何用電解的方法得到純銅？
思考：
粗銅
精銅
教學過程
電解精煉時，以待精煉的銅作陽極，以純銅作陰極，用硫酸銅溶液作電解質溶液。這時，陽極上Cu 變成Cu2+ 而溶解，其中含有的一些雜質則沉積在電解槽底部形成陽極泥，陽極泥可作為提煉金、銀等的重要原料。
陰極上Cu2+ 變成Cu析出，得到含銅量為99.95％ ~ 99.98％的電解銅。
三、電解精煉銅
教學過程
陽極：(粗銅)
陰極：(純銅)
Cu-2e- = Cu2+
Cu2+ + 2e- = Cu
Fe-2e- = Fe2+
Zn-2e- = Zn2+
金、銀進入電解槽底部形成陽極泥，陽極泥可作為提煉金、銀等的重要原料。
教學過程
教學過程
生活中為了使金屬增強抗腐蝕能力以及增加表面硬度和美觀，通常在這些金屬表面鍍上一薄層在空氣或溶液中不易發生變化的金屬(如鉻、鎳、銀)和合金(如黃銅)
教學過程
電鍍是應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。
四、電鍍
電鍍時，通常把待鍍的金屬制品一端作陰極，把鍍層金屬一端作陽極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
教學過程
鐵上鍍銅
電解質溶液濃度保持不變
教學過程
電鍍(鐵制品上鍍Cu) 電解精煉銅
陽極 電極材料 鍍層金屬銅 粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質)
電極反應 Cu－2e－= Cu2＋ Cu－2e－= Cu2＋、Zn－2e－= Zn2＋、Fe－2e－= Fe2＋、Ni－2e－= Ni2＋
陰極 電極材料 待鍍鐵制品 精銅
電極反應 Cu2＋＋2e－=Cu 電解質溶液 含Cu2＋的鹽溶液 電解精煉銅時，粗銅中的Ag、Au等不反應，沉積在電解池底部形成陽極泥 電鍍和精煉對比
在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設計正確的是( )
A．鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子
B．鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子
C．鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子
D．鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子
典例1．
【答案】A
課堂練習
用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．陽極反應式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
B．通電后陰極區溶液pH會增大
C．K＋通過陽離子交換膜從陰極區移向陽極區
D．純凈的KOH溶液從b口導出
典例2．
【答案】C　
課堂練習
采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是(　　)
A．陽極反應為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑
B．電解一段時間后，陽極室的pH未變
C．電解過程中，H＋由a極區向b極區遷移
D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應的O2等量
典例3．
課堂練習
【答案】D　
課堂小結
感 謝 傾 聽　

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