苏教版选修四化学新素养导学课件:1.2 化学能与电能的转化(第4课时)
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1、,第4课时 电解原理的应用,专题1 第二单元 化学能与电能的转化,核心素养发展目标 HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO,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。,新知导学 启迪思维 探究规律,达标检测 检测评价 达标过关,内容索引 NEIRONGSUOYIN,01,新知导学,一、电解原理的应用,1.氯碱工业 (1)概念:用电解 的方法来制取 ,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业,称为氯碱工业。 (2)
2、原理: 通电前,氯化钠溶液中含有的离子是 。 通电时,移向阳极的离子是 ,移向阴极的离子是 。 阳极反应式为 ; 阴极反应式为 ; 因 放电,促进了水的电离,使阴极区溶液显 性。,饱和食盐水,氢氧化钠、氢气和氯气,Na、Cl、H、OH,Cl、OH,Na、H,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,H,碱,电解的总反应式 化学方程式为 ; 离子方程式为 。,2NaCl2H2O H2Cl22NaOH,2Cl2H2O H2Cl22OH,(3)氯碱工业生产流程 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
3、发生爆炸,也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。,(1)氯碱工业规律的记忆口诀: 氢气烧碱出阴极,氯气阳极相隔离。 因为阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应,Cl2和NaOH会发生反应,因此工业上常用特殊的电解槽电解饱和食盐水,一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分,以避免电解产物之间发生反应。 阳极区Cl放电生成Cl2,生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。,(2)离子交换膜法制烧碱 离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的主要原理是使用的阳离子交换膜有特殊的选择透过性,只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过,即只允许H、Na通过,而Cl、OH和两极产物H2和Cl2无
4、法通过,因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而导致爆炸的危险,还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而影响烧碱纯度的作用,其装置如图所示。,当接通电源后,在电场的作用下,带负电的Cl和OH移向阳极,带正电的Na和H移向阴极,在这种条件下,电极上发生的反应分别为 阳极:2Cl2e=Cl2 阴极:2H2e=H2 随着电解的不断进行,阴极区溶液的OH浓度越来越大,并生成NaOH,电解饱和食盐水的总反应为2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2。,2.电镀 (1)电镀的概念:应用 原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他 或 的过程。电镀可以使金属更加美观耐用,抗腐蚀性能增强。
5、(2)某电镀银实验装置(电镀池)如图所示。 请回答下列问题: 银为 金属,与直流电源的 相连,作阳极; 待镀金属与直流电源的 相连,作阴极; 含银离子溶液为 ,含有镀层金属离子。 阳极反应式为 ; 阴极反应式为 。,电解,金属,合金,镀层,正极,负极,电镀液,Age=Ag,Age=Ag,可观察到的现象是待镀金属表面 ,银 。 含银离子溶液浓度的变化是 。,镀上一层光亮的银,不断溶解,不变,(3)电镀的特点是阳极参与电极反应,电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。,(1)电镀规律记忆口诀: 镀层阳极待镀阴,镀层离子溶液跟。 我与电解共原理,浓度不变要记真。 (2)电镀特点:“1多、1少、
6、1不变”。“1多”是指阴极上有镀层金属沉积,“1少”是指阳极上有镀层金属溶解,“1不变”是指电解质溶液的浓度不变。,3.电解精炼铜 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质,常用电解的方法进行精炼。电解池的构成是用 作阳极,用 作阴极,用 作电解质溶液。 (2)阳极反应式为 、 、 等;阴极反应式为 。 (3)电解精炼铜的原理:粗铜中比铜活泼的金属 等,失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中);比铜不活泼的金属 等,以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥);粗铜中的铜在纯铜上析出。,粗铜,纯铜,硫酸铜溶液,Cu2e=Cu2,Zn2e=Zn2,Fe2e=Fe2,Cu22e=Cu,锌、
7、铁,银、金,4.电冶金 (1)金属冶炼的本质:使矿石中的 获得电子,从它们的化合物中_ 出来。如Mnne=M。 (2)电解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: 阳极反应式为 ; 阴极反应式为 ;,总反应方程式为2NaCl(熔融) 2NaCl2。,金属离子,还原,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,归纳总结,分析电解应用问题的思维模型 (1)看电池(所给装置是电解池还是电镀池),分电极(由电源的正极和负极确定); (2)析溶液(电解质溶液中含有的离子),判流向(电子的流向、离子移动方向); (3)定微粒(确定两
8、极上发生反应的微粒),写反应(电极反应式、总反应方程式)。,A.b为负极,d为阳极 B.一段时间后,a和d电极附近溶液变红 C.b电极的电极反应式为2Cl2e=Cl2 D.电解一段时间,当B中出现大量白色沉淀时,停止实验,再将A中溶液倒入 B中混合,充分振荡,沉淀全部消失,例1 化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后,在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置,已知a为石墨电极,b为铁电极,c为铝电极(已除去表面氧化膜),d为多孔石墨电极,烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞),连好导线后,电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是,解析 右侧装置为原电池,左侧装置为电解池。在右侧装置
9、中,通入O2的电极为原电池的正极,其电极反应式为O24e2H2O=4OH,所以一段时间后d电极附近溶液变红,Al为原电池的负极,Al失去电子生成Al3,Al3与溶液中的OH反应生成白色Al(OH)3沉淀,电池总反应式为4Al3O26H2O=4Al(OH)3,a与电池的正极相连,故a为电解池的阳极,b与电池的负极相连,故b为电解池的阴极,电解饱和NaCl溶液时,Cl在a极放电生成Cl2,H在b极放电生成H2,故一段时间后b电极附近溶液变红。根据得失电子守恒,A中产生的NaOH与B中Al3结合的OH物质的量相等,所以电解一段时间后,将A、B混合并充分振荡,Al(OH)3能被NaOH全部溶解。,例2
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