【化學(xué)】2022-2023學(xué)年魯科版選擇性必修一 電解原理的應(yīng)用 課件

第三節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用探究學(xué)習(xí)一電解的原理【實(shí)驗(yàn)探究】電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣1．電解飽和食鹽水(1)實(shí)驗(yàn)裝置(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①陽(yáng)極上。②陰極上。有黃綠色有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，并能使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色有無(wú)色氣體產(chǎn)生，陰極附近溶液變紅色(3)原理分析①通電前，氯化鈉溶液中含有的離子：。②通電后，移向陰極，移向陽(yáng)極。陽(yáng)極電極反應(yīng)式為；陰極電極反應(yīng)式為。(4)電解的總反應(yīng)式化學(xué)方程式：；離子方程式：。Na＋、Cl－、H＋、OH－Na＋、H＋Cl－、OH－2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－探究學(xué)習(xí)一電解的原理(4)電解的總反應(yīng)式化學(xué)方程式：；離子方程式：。2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2Cl-＋2H2O2OH-＋H2↑＋Cl2↑想一想？陰極附近產(chǎn)生NaOH的原因H＋得電子生成H2，c(H＋)減小，水的電離平衡向電離方向移動(dòng)。2．工業(yè)電解食鹽水制備燒堿離子膜法電解食鹽水原理示意圖如圖所示，回答下列問(wèn)題。(1)從圖中b位置補(bǔ)充的為含有少量NaOH的水，NaOH的作用為_(kāi)____________________。(2)精制飽和食鹽水從圖中___位置(填“a”“b”“c”或“d”，下同)補(bǔ)充，NaOH溶液從圖中____位置流出。圖中e位置排出的氣體為_(kāi)___，檢驗(yàn)該氣體的方法是。增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力a用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙檢驗(yàn)，若試紙變藍(lán)，證明該氣體為Cl2。cCl2

想一想？(1)離子膜法電解食鹽水中，陽(yáng)離子交換膜的作用是什么？(2)工業(yè)上用電解飽和食鹽水制取NaOH時(shí)，食鹽水為什么要精制？如何精制？既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。因?yàn)榇质雏}水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42-在電解時(shí)會(huì)生成沉淀堵塞離子交換膜而達(dá)不成電解的目的。精制時(shí)可通過(guò)依次加入BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液過(guò)濾，最后再加適量鹽酸的方法除去粗鹽中的雜質(zhì)離子?！纠斫鈶?yīng)用】2．用石墨作電極，電解盛放在U形管的飽和NaCl溶液(滴有酚酞)，如圖，下列敘述正確的是()

A．通電后，NaCl才能發(fā)生電離B．通電一段時(shí)間后，右側(cè)電極附近溶液先變紅C．當(dāng)陽(yáng)極生成0.1mol氣體時(shí)，整個(gè)電路中轉(zhuǎn)移了0.1mole－D．電解飽和食鹽水的總反應(yīng)式為2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑【理解應(yīng)用】1．如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是()A．裝置中左側(cè)出口處的物質(zhì)是氫氣，右側(cè)出口處的物質(zhì)是氯氣B．該離子交換膜只能讓陽(yáng)離子通過(guò)，不能讓陰離子通過(guò)C．裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－D．電解一段時(shí)間后，B口可排出NaOH溶液×√×探究學(xué)習(xí)二銅的電解精煉、電鍍1．銅的電解精煉(1)實(shí)驗(yàn)裝置(2)粗銅成分雜質(zhì)金屬：比銅活潑的有等，比銅不活潑的有等。(3)電極反應(yīng)陽(yáng)極：、、、。陰極：。(4)電解精煉的結(jié)果粗銅中的金屬等形成的陽(yáng)離子殘留在溶液中，以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解池的底部，形成陽(yáng)極泥，陰極上得到。Zn、Fe、NiAg、Pt、AuCu－2e－=Cu2＋Zn－2e－=Zn2＋Fe－2e－=Fe2＋Ni－2e－=Ni2＋Cu2＋＋2e－=CuZn、Fe、NiAg、Au、Pt純銅想一想？(1)電解精煉銅進(jìn)行一段時(shí)間后，陽(yáng)極減少的銅質(zhì)量與陰極增加的銅的質(zhì)量相等嗎？為什么？(2)電解精煉銅結(jié)束后，溶液中金屬陽(yáng)離子的組成或濃度發(fā)生怎樣的變化？不相等根據(jù)電子守恒可知，陽(yáng)極由于比銅活潑的金屬失電子更容易，所以陰極質(zhì)量的增加小于陽(yáng)極質(zhì)量的減小。溶液中增加了Cu2＋、Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋，Cu2＋的濃度減小。2．電鍍以鐵釘上鍍一層銅為例鐵釘(鍍件)Cu2＋

Cu2＋＋2e－=Cu銅片(鍍層金屬)CuCu－2e－=Cu2＋(2)實(shí)驗(yàn)裝置(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銅片逐漸，鐵釘表面有色物質(zhì)析出。溶解紅(4)電鍍池①原理：利用電解原理，在金屬表面鍍上一薄層或方法。金屬合金含有鍍層金屬離子鍍層金屬待鍍金屬制品想一想？(1)電鍍銅進(jìn)行一段時(shí)間后，陽(yáng)極減少銅與陰極增加的銅相等嗎？為什么？(2)電鍍銅結(jié)束后，溶液中金屬陽(yáng)離子的組成或濃度發(fā)生怎樣的變化？相等根據(jù)電子守恒可知，陽(yáng)極減少的鋅(鍍層金屬)與陰極增加的鋅(待鍍金屬)質(zhì)量相等。Cu2＋的濃度不變。提醒(1)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。(2)電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。【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?！纠斫鈶?yīng)用】1．在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是()A．鋅做陽(yáng)極，鍍件做陰極，溶液中含有鋅離子B．鉑做陰極，鍍件做陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子C．鐵做陽(yáng)極，鍍件做陰極，溶液中含有亞鐵離子D．鋅做陰極，鍍件做陽(yáng)極，溶液中含有亞鐵離子【理解應(yīng)用】2．金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，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(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－===NiB．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中有Cu和Pt，沒(méi)有Zn、Fe、Ni【理解應(yīng)用】3．利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是()A．氯堿工業(yè)中，X電極上的反應(yīng)式是4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．電解精煉銅時(shí)，Z溶液中的Cu2＋濃度不變C．在鐵片上鍍銅時(shí)，Y是純銅D．制取金屬鎂時(shí)，Z是熔融的氯化鎂【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)電鍍銅和電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)均保持不變()(2)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3()(3)電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極泥可以作為提煉貴重金屬的原料()(4)用Zn作陽(yáng)極，F(xiàn)e作陰極，ZnCl2溶液作電解質(zhì)溶液，由于放電順序H＋>Zn2＋，不可能在鐵上鍍鋅()(5)若把Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑設(shè)計(jì)成電解池，應(yīng)用Cu作陽(yáng)極，稀H2SO4作電解液()××√×√【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】2．關(guān)于電鍍銅和電解精煉銅，下列說(shuō)法中正確的是()A．都用粗銅做陽(yáng)極、純銅做陰極B．電解液的成分都保持不變C．陽(yáng)極反應(yīng)都只有Cu－2e－=Cu2＋D．陰極反應(yīng)都只有Cu2＋＋2e－=Cu【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】3．(2020·廣東六校聯(lián)考)下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯(cuò)誤的是()【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】4．利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．通電后，Ag＋向陽(yáng)極移動(dòng)B．銀片與電源負(fù)極相連C．該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－=AgD．當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，則A極為_(kāi)_______(填“陰”或“陽(yáng)”)極，電極材料是___________，電極反應(yīng)式為_(kāi)____________，電解質(zhì)溶液可以是___________。(2)乙池中鐵極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________。(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極，則乙池為_(kāi)_______裝置，電解一段時(shí)間后，溶液的濃度________?！净A(chǔ)達(dá)標(biāo)】5．如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池。陰精銅Cu2＋＋2e－=CuCuSO4溶液等Ag＋＋e－=Ag電鍍不變【素養(yǎng)提升】6．回答下列問(wèn)題：(1)(2020·全國(guó)卷Ⅱ節(jié)選)可采用如圖(a)所示的裝置來(lái)制取氯氣。裝置中的離子膜只允許______離子通過(guò)，氯氣的逸出口是_______（填標(biāo)號(hào))。Na+a【素養(yǎng)提升】(2)在新冠肺炎疫情期間，84消毒液是常用的環(huán)境消毒液之一。某課外小組制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨做電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全