化学选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解集体备课课件ppt

这是一份化学选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解集体备课课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了学习目标，任务分项突破，课堂小结提升，学科素养测评，自主梳理，NaOH，Cl2，CuSO4，金属或合金，镀层金属等内容，欢迎下载使用。
通过氯碱工业、电解精炼和电镀知识的学习,掌握电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
学习任务　电解原理的应用
1.电解食盐水(1)电解食盐水是氯碱工业的基础。(2)电解饱和食盐水:阳极反应为 ,阴极反应为 ,总反应为 。(3)电解饱和食盐水的产物:阴极产物是 和 ,阳极产物是 。(4)电解饱和食盐水阳离子交换膜的作用:一是隔离开Cl2 和OH-,防止两者反应;二是隔离H2和Cl2,防止两者混合见光爆炸。
微点拨:电解饱和食盐水若无隔膜,电解会得到H2和NaClO。2.电解精炼金属(以电解精炼铜为例)(1)电极材料:阴极是 ,阳极是 。(2)电解质溶液: 溶液。(3)电极反应:阳极主要反应为 ,阴极反应为 。3.电镀(1)电镀概念:应用电解原理,在 表面镀上一薄层 的方法。(2)电镀电极材料:阳极材料为 ,阴极材料为 。(3)电镀液:含有 的盐溶液。
4.电冶金(1)K、Ca、Na、Mg、Al等非常活泼的金属一般采用电解法冶炼。(2)活泼金属阳离子氧化性很弱,除了电解,一般没有合适的还原剂把金属阳离子还原为金属单质。微点拨:电冶金一般采取电解熔融氯化物的方法,因为氯化物熔点较低,耗能低。但是电解法制取Al采取电解Al2O3法,因为AlCl3属于共价化合物,熔融态不导电。
探究1　电解饱和食盐水原理新冠肺炎疫情期间,学化学的小李在家隔离,由于家里缺少消毒液,他自己动手仅用半小时就自制出了84消毒液。制作过程如下:(1)取碳棒两根;(2)如图在矿泉水瓶一上一下钻两个与碳棒粗细相同的圆孔;(3)把两根碳棒插入圆孔,并用万能胶密封;(4)注入盐水,碳棒连接直流电源两个电极。
问题1:小李同学如何判断上、下两个电极哪个是阳极?提示:产生黄绿色气体的电极为阳极。问题2:若要制取84消毒液,应该让上、下两电极哪一个产生氯气?提示:应该让下面电极产生氯气,上面电极作阴极产生NaOH,这样氯气上升,充分与NaOH接触。问题3:小李同学的实验过程需要注意什么问题?提示:应该把矿泉水瓶敞口进行电解,并注意通风,防止强光照射瓶子。因为氯气有毒,且未完全反应的氯气与氢气遇强光照射可能会造成危险。
探究2　电解精炼铜过程中杂质去除原理问题4:粗铜所含的杂质分为哪两类?提示:一类是活泼性强于Cu的杂质,如Zn、Fe、Ni;一类是活泼性弱于Cu的杂质,如Ag、Pt、Au。问题5:两类杂质最终去向是哪里?提示:活泼性强于Cu的杂质优先失电子变为离子进入并留在了溶液中;活泼性弱于Cu的杂质形成阳极泥坠落至阳极下方。问题6:电解过程中电解质溶液浓度是否改变?提示:改变。CuSO4浓度越来越小,而杂质ZnSO4、FeSO4、NiSO4浓度越来越大。
探究3　电镀用镀层金属作阳极(以电镀铜为例)的原因问题7:电镀铜过程若用惰性阳极材料,则电镀液中CuSO4浓度会如何变化?提示:会逐渐降低。Cu2+浓度降低后会导致Cu析出变慢,这样会导致后期电镀的镀层厚度变薄,质量下降。问题8:电镀铜过程中电镀液浓度是否变化?
问题9:电镀铜阳极能不能用粗铜?为什么?提示:不能。如果用粗铜,电镀液中Cu2+浓度会逐渐减小,导致镀层厚薄不均匀。
电解精炼池与电镀池的对比
题点一　氯碱工业1.(2021·上海期中)下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是(　 　)A.电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸B.与电源正极相连的电极区有NaOH生成C.与电源负极相连的电极上有氧气生成D.电解饱和食盐水的过程中Na+浓度不会变
解析:电解饱和食盐水得到氢气与氯气,电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸,故A正确;与电源负极相连的电极区有NaOH生成,与电源正极相连的电极是阳极,该电极上产生氯气,故B错误;与电源负极相连的电极是阴极,该电极上有氢气生成,故C错误;电解饱和食盐水的过程中Na+不参与电极反应,物质的量不变,但是水被消耗,溶液体积变小,钠离子浓度增大,故D错误。
2.(2021·河北石家庄月考)下列图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　 　)
题点二　电解精炼与电镀3.(2021·福建福州期中)下列有关铜片镀银的说法不正确的是(　 　)
解析:铜片是镀件,应与电源负极相连,作阴极,故B错误。
4.(2021·安徽宿州期中)下列有关电解精炼铜与电镀的说法正确的是(　 　)A.电解精炼铜时,电路中每通过1 ml e-时,阳极就减轻32 gB.电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)保持不变C.在火箭插销上镀金时,必须是火箭插销作阴极,金作阳极D.在铁上镀铜时,可以用铜作阳极,铁作阴极
解析:电解精炼铜时,阳极铜、铁、锌等金属都能失电子,所以电路中每通过1 ml e-时,阳极减轻的质量不一定是32 g,故A错误;电解精炼铜时,阳极铜、铁、锌等金属都能失电子,阴极只有铜离子得电子,电解质溶液中c(Cu2+)减小,故B错误;在火箭插销上镀金时,火箭插销作阴极,阳极可以是不溶性电极,故C错误;在铁上镀铜时,可以用铜作阳极,铁作阴极,硫酸铜溶液为电解质溶液,故D正确。
电解问题解题基本思路:①先看电极,若为惰性电极,电极本身一般不会参与反应,若阳极为活泼电极,则阳极自身发生氧化反应;②再看电解对象即电解质,电解对象有哪些阴、阳离子,若题目有信息,根据信息判断放电顺序,若无信息,则根据常见离子放电顺序判断;③写出阴、阳极电极反应;④根据电极反应做相应分析。
1.误认为阴极不参与反应。其实不然,确实很多电解装置阴极仅起导电作用,一般不参与电极反应,通常是溶液中阳离子在阴极放电。但有些特殊情况下,某些阴极表面涂覆一层氧化剂时,氧化剂会得电子发生电极反应,而不是溶液中的阳离子放电。2.误认为电解精炼过程阴、阳极增减质量相等。其实不然,电解精炼中阳极除了主要金属失电子发生电极反应外,还有活泼杂质失电子及不活泼杂质形成阳极泥,阴极只有被精炼金属离子得电子过程,所以两极质量增减一般不同。3.误认为阴极永远是阳离子放电,阳极永远是阴离子放电。其实不然,这种想法应该是受阳离子移向阴极,阴离子移向阳极导致的一种错误认识。实际上溶液中离子移动在电场作用下是“正阴负阳”,但离子移动还受浓度(高浓度向低浓度扩散)及液体对流强制运动因素影响。
电化学更加符合绿色化学,污染少、效率高、原料利用率高,电化学相比传统化学,有很多优点。如图1表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请完成以下问题。
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液:①在X极附近观察到的现象是　 。 
答案:(1)①放出气体,溶液变红
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液:②电解一段时间后,总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 
(2)若用该装置电解精炼铜,a选用CuSO4溶液,则X电极材料是　　　　　,电解一段时间后,CuSO4溶液浓度　　　　 (填“增大”“减小”或“不变”)。 
答案:(2)纯铜　减小
(3)若X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 ml的混合溶液,通电一段时间后,阴极析出固体质量m(g)与通过电子的物质的量n(ml)关系如图2所示,则Cu2+、X3+、H+的氧化能力由大到小的顺序是　 。 
解析:(3)X、Y都是惰性电极,a是溶质为Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均为0.1 ml的混合溶液,通电一段时间后,由图2可知,通电后就有固体生成,当通过电子为0.2 ml时,析出固体的质量达最大,证明此时析出的固体是铜,如果析出的固体是X,通过的电子应该是0.3 ml,则氧化能力为Cu2+>X3+,当通过的电子超过0.2 ml时,固体质量没变,说明这时阴极H+放电,阳极仍然是OH-放电,即电解水,说明氧化能力H+>X3+,所以氧化能力为Cu2+>H+>X3+。
答案:(3)Cu2+>H+>X3+