高二 人教版 化學 選擇性必修1第四章第二節(jié)第2課時《電解原理的應用》課件

高二—人教版—化學—選擇性必修1第四章第二節(jié)第2課時電解原理的應用學習目標1.學會運用電解原理模型，分析四個實際的應用情境——氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅和電冶金，預測實驗現(xiàn)象，并書寫電極反應方程式和總反應方程式；2.通過分析電解飽和食鹽水裝置的弊端，思考解決方案，了解真實情景中的解決方法——離子交換膜電解槽，掌握離子交換膜的作用；3.通過完成任務和解答問題，培養(yǎng)分析思維能力及實驗設計能力，進一步深化對電極材料會影響電極反應的認識；4.了解電解對人類社會發(fā)展和進步的重要作用及貢獻，開拓視野。電解原理模型回顧原理要素宏觀現(xiàn)象電極產(chǎn)物電極反應物陽極材料失電子場所電子導體離子導體陰極材料得電子場所裝置要素直流電源微觀過程氧化劑得電子氧化產(chǎn)物還原劑失電子離子定向移動（+）直流電源（-）陰離子遷移方向陽離子遷移方向還原產(chǎn)物電子移動方向【任務一：改變電解質溶液】若將實驗4-2中的CuCl2溶液改為滴加了酚酞的飽和NaCl溶液，請應用電解原理模型，分析離子移動方向，判斷電極反應物，寫出預測的電極反式及總反應方程式。碳棒NaCl/酚酞溶液－+碳棒原理要素宏觀現(xiàn)象電極產(chǎn)物電極反應物陽極材料失電子場所電子導體離子導體陰極材料得電子場所裝置要素直流電源微觀過程（+）直流電源（-）陰離子遷移方向陽離子遷移方向電子移動方向失電子能力：Cl－

OH－(水)得電子能力：Na+H+(水)＞＜H2↑+2OH－

2e－+2H2OCl2↑2e－-2Cl－2H2O+2Cl－H2↑+2OH－+Cl2↑電解總：【任務一：改變電解質溶液】若將實驗4-2中的CuCl2溶液改為滴加了酚酞的飽和NaCl溶液，請應用電解原理模型，分析離子移動方向，判斷電極反應物，寫出預測的電極反應及總反應方程式。碳棒NaCl/酚酞溶液－+碳棒【活動一】觀看電解滴加酚酞的飽和NaCl溶液實驗錄像，記錄現(xiàn)象，并用電極反應式解釋現(xiàn)象。實驗裝置實驗現(xiàn)象解析（電極反應）陰極陽極總2Cl－-2e－=Cl2↑2H2O+2e－=H2↑+2OH－失電子能力：Cl－

OH－(水)得電子能力：Na+H+(水)＞＜有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸郏璌I試紙變藍有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅2H2O+2NaCl

H2↑+Cl2↑+2NaOH電解氯堿工業(yè)碳棒NaCl/酚酞溶液－+碳棒原理要素宏觀現(xiàn)象電極產(chǎn)物電極反應物陽極材料失電子場所電子導體離子導體陰極材料得電子場所裝置要素直流電源微觀過程（+）直流電源（-）陰離子遷移方向陽離子遷移方向電子移動方向失電子能力：Cl－

OH－(水)得電子能力：Na+H+(水)＞＜H2↑+2OH－

2e－+2H2OCl2↑2e－-2Cl－2H2O+2Cl－H2↑+2OH－+Cl2↑電解總：分析離子移動分析物質在電極上放電順序寫出先放電物質的電極反應式兩式相加得總反應應用電解池模型思路電解應用一：氯堿工業(yè)書P103（圖片源于網(wǎng)絡）例如：……電解應用一：氯堿工業(yè)【思考1】在上述的電解飽和食鹽水的實驗中，電解產(chǎn)物之間可能發(fā)生哪些化學反應？【思考2】在工業(yè)生產(chǎn)中我們需要注意什么問題呢？(1)安全性角度：要防止Cl2與H2混合后光照而發(fā)生爆炸(2)產(chǎn)量角度：避免NaOH與Cl2反應(3)產(chǎn)物的性質角度：設備需要防腐蝕(4)產(chǎn)物的純度角度：需要分離NaCl和NaOH……Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2OH2+Cl2

2HCl光照碳棒NaCl/酚酞溶液－+碳棒電解應用一：氯堿工業(yè)Cl2Cl—H2Na+H+OH—cdab

離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室－+【思考3】陰陽極分別得到什么氣體？該選用什么類型的離子交換膜？投料口a、b及產(chǎn)物口c、d是什么物質？精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）淡鹽水濃NaOH溶液陽銅片CuCl2溶液－+鐵片【任務二：改變電極材料】若將實驗4-2中的陽極用Cu片代替，陰極用Fe片代替，請應用電解原理模型，分析離子移動方向，判斷電極反應物，寫出預測的相關電極反應式及實驗現(xiàn)象。原理要素宏觀現(xiàn)象電極產(chǎn)物電極反應物陽極材料失電子場所電子導體離子導體陰極材料得電子場所裝置要素直流電源微觀過程（+）直流電源（-）陰離子遷移方向陽離子遷移方向電子移動方向失電子能力：Cl－

OH－(水)得電子能力：Cu2+H+(水)＞＞Cu

2e－+Cu2+Cu2+2e－-Cu銅片CuCl2溶液－+鐵片【任務二：改變電極材料】若將實驗4-2中的陽極用Cu片代替，陰極用Fe片代替，請應用電解原理模型，分析離子移動方向，判斷電極反應物，寫出預測的相關電極反應式及實驗現(xiàn)象。金屬＞鐵片上有紅色固體析出銅片逐漸溶解【活動二】觀看實驗錄像，記錄現(xiàn)象，并用電極反應式解釋現(xiàn)象。實驗裝置實驗現(xiàn)象解析（電極反應）陰極陽極Cu-2e－=Cu2+Cu2++2e－=Cu失電子能力：金屬Cl－

OH－(水)得電子能力：Cu2+H+(水)＞＞鐵片上有紅色固體析出銅片變亮，逐漸溶解銅片CuCl2溶液－+鐵片＞【思考4】電鍍銅的實驗中，溶液的Cu2+濃度有變化嗎？Cu2+的濃度不變。電解應用二：電鍍——應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬或合金的加工工藝。陽極陰極電鍍液：含有鍍層金屬陽離子的電解質溶液鍍層金屬鍍件（待鍍金屬制品）（圖片源于網(wǎng)絡）【遷移運用】已知粗銅中含Cu約98.5%，還含有Zn、Fe、Ag、Pt、Au等雜質，如何實現(xiàn)粗銅中的Cu附著到純銅上呢？請應用電解原理模型，仿照電鍍原理完善實驗裝置圖，試劑、材料任選，并寫出相關電極反應式。－+【遷移運用】已知粗銅中含Cu約98.5%，還含有Zn、Fe、Ag、Pt、Au等雜質，如何實現(xiàn)粗銅中的Cu附著到純銅上呢？請應用電解原理模型，仿照電鍍原理完善實驗裝置圖，試劑、材料任選，并寫出相關電極反應式。氧化反應還原反應2e-Cu2++CuZn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+陽極泥：AgPtAu－+

CuSO4溶液以單質的形式沉積在電解槽底。電解應用三：電解精煉——利用不同元素的陽極溶解或陰極析出難易程度的差異而提純金屬的技術。純銅粗銅【任務三：改變電解質狀態(tài)】若將電解NaCl溶液改為電解熔融NaCl，請應用電解原理模型，分析離子移動方向，判斷電極反應物，寫出電極反應式及總反應式。碳棒熔融NaCl－+碳棒碳棒熔融NaCl－+碳棒原理要素宏觀現(xiàn)象電極產(chǎn)物電極反應物陽極材料失電子場所電子導體離子導體陰極材料得電子場所裝置要素直流電源微觀過程（+）直流電源（-）陰離子遷移方向陽離子遷移方向電子移動方向Cl－Na+2Na

2e－+2Na+Cl22e－-2Cl－2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑電解總：【任務三：改變電解質狀態(tài)】若將電解NaCl溶液改為電解熔融NaCl，請應用電解原理模型，分析離子移動方向，判斷電極反應物，寫出電極反應式及總反應式。電解應用四：電冶金——通過電解法冶煉活潑金屬K~Al【活動三】閱讀課本P105【資料卡片】，談談你的體會。1799年，意大利化學家伏特（伏打）用不同金屬夾濕紙組成了能維持一定電流的電堆，即伏打電堆；1807年戴維電解熔融碳酸鉀值得鉀，電解熔融碳酸鈉制得鈉；1808年戴維電解一種堿土金屬氧化物與汞的混合物，得到汞齊后再蒸去汞，分別得到鎂、鈣、鍶、鋇；1808年戴維等用鉀還原無水硼酸制得單質硼。戴維成為化學史上發(fā)現(xiàn)新元素最多的人。目前沒有找到很強的還原劑把活潑金屬（如Na、Ca、Mg、Al）從它們的化合物中還原出來，因此要借助電解這一最強有力的氧化還原手段?！舅伎?】為什么不能用熱還原法冶煉所有活潑金屬？電解應用四：電冶金——通過電解法冶煉活潑金屬K~Al【課后思考】根據(jù)表中數(shù)據(jù)，選擇合適的熔融鹽或氧化物，利用電解法制備鈣、鎂、鋁，并寫出總反應方程式?！舅伎?】電解活潑金屬的鹽溶液是否能得到其金屬單質？為什么？不能得到其金屬單質，因為根據(jù)陰極陽離子放電順序，活潑金屬陽離子在水溶液中不放電。物質NaClNa2O物質MgCl2MgO熔點/℃8011132熔點/℃7142852物質CaCl2CaO物質AlCl3Al2O3熔點/℃7722572熔點/℃1942054分析離子移動分析物質在電極上放電順序寫出先放電物質的電極反應式兩式相加得總反應應用電解池模型思路電解原理的應用氯堿工業(yè)電鍍電解精煉電冶金陽離子交換膜產(chǎn)物純凈鍍件：陰極鍍層金屬：陽極電鍍液：含鍍層金屬陽離子的溶液陽極：粗銅鍍件：純銅電解質液：含Cu2+溶液陽極泥電解熔融物制備活潑金屬2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解MgCl2

(熔融)Mg+Cl2↑電解CaCl2(熔融)Ca

+Cl2↑電解冰晶石一般選用鹽酸鹽，因為其熔點低，耗能少?！菊n后思考】根據(jù)表中數(shù)據(jù)，選擇合適的熔融鹽或氧化物，利用電解法制備鈣、鎂、鋁，并寫出總反應方程式。物質NaClNa2O物質MgCl2MgO熔點/℃8011132熔點/℃7142852物質CaCl2CaO物質AlCl3Al2O3熔點/℃7722572熔點/℃1942054明明鹽酸鹽耗能少，為何要選氧化物？加冰晶石的作用是？鋁的冶煉——電解熔融的Al2O3（由于AlCl3是共價化合物，不導電）煙罩陽極C電解質熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導電棒耐火材料陰極C陰極：4Al3++12e-=4Al陽極：6O2-－12e-=3O2↑總反應：2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑鋁電解槽（圖片源于網(wǎng)絡）冰晶石(Na3AlF6)的作用：作為熔劑，使Al2O3在較低的溫度下熔化。冰晶石電解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解MgCl2

(熔融)Mg+Cl2↑電解CaCl2(熔融)Ca

+Cl2↑電解冰晶石選擇原則：（1）能導電（首要）（2）熔點低（節(jié)約成本）【總結】電冶金時，熔融鹽酸鹽和氧化物如何選擇？物質NaClNa2O物質MgCl2MgO熔點/℃8011132熔點/℃7142852物質CaCl2CaO物質AlCl3Al2O3熔點/℃7722572熔點/