化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第一章1.3電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解章節(jié)脈絡(luò)電解原理的應(yīng)用電解的原理第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化1.2化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池1.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.3電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解1.4金屬的腐蝕與防護(hù)電解原理的應(yīng)用核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識與微觀探析從宏觀視角理解電解精煉銅、電鍍、氯堿工業(yè)等生產(chǎn)過程，從微觀層面分析離子在電極表面的氧化還原反應(yīng)機(jī)理，建立認(rèn)知關(guān)聯(lián)，闡釋電解技術(shù)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與提純的本質(zhì)。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知通過分析電解應(yīng)用的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗現(xiàn)象及產(chǎn)物特性，推理電解過程的反應(yīng)規(guī)律；構(gòu)建分析模型，能運(yùn)用模型解釋不同工業(yè)場景下電解參數(shù)的優(yōu)化依據(jù)。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識針對電解應(yīng)用中的實(shí)際問題，設(shè)計實(shí)驗方案改進(jìn)工藝條件；關(guān)注電解技術(shù)前沿，嘗試從原理出發(fā)提出新型電解應(yīng)用方向，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1.掌握電解精煉銅、電鍍、氯堿工業(yè)等典型應(yīng)用的工藝流程，明確各流程中電解原理的具體體現(xiàn)。2.能夠書寫電解應(yīng)用過程中的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式，分析物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量變化情況。難點(diǎn)：1.將電解原理遷移應(yīng)用于新型電解技術(shù)（如電催化合成、廢水處理），解決實(shí)際工程問題。2.從電解原理出發(fā)，綜合考慮能耗、成本、環(huán)保等因素，優(yōu)化電解工藝條件和設(shè)備設(shè)計。課前導(dǎo)入生活中處處有電解的身影。閃亮的電鍍飾品、消毒用的次氯酸鈉溶液、鋰電池的電極材料，這些都離不開電解技術(shù)。那么，電解是如何實(shí)現(xiàn)這些神奇轉(zhuǎn)化的呢？電解食鹽水PART01電解食鹽水實(shí)驗探究——電解飽和食鹽水實(shí)驗室電解飽和食鹽水裝置圖按如圖所示組裝電解裝置，電極材料為石墨，離子導(dǎo)體為飽和食鹽水。1.請你分析飽和食鹽水中可能存在哪些離子，在電場中它們的移動方向如何，可能發(fā)生的電極反應(yīng)是什么。2.接通電源，觀察電極表面出現(xiàn)的現(xiàn)象。根據(jù)已有的化學(xué)知識，設(shè)法檢驗兩極附近溶液組成的變化并判斷氣體產(chǎn)物。3.判斷陰極和陽極，寫出電極反應(yīng)和該電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。電解食鹽水電解食鹽水電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣①陽極上有黃綠色有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生。②陰極上有氣體產(chǎn)生，陰極附近溶液變紅色。實(shí)驗現(xiàn)象電解時，OH-、Cl-

移向陽極，H+、Na+

移向陰極。①陽極電極反應(yīng)：2Cl--2e-==Cl2↑，氧化反應(yīng)。②陰極電極反應(yīng)：2H++2e-==H2↑，還原反應(yīng)。原理分析及電極反應(yīng):電解食鹽水+-精制飽和NaCl淡水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHCl-Cl2OH-Na+陽離子交換膜陽

陰2H++2e-

H2↑2Cl--2e-

Cl2↑在食鹽水的電解過程中，由于陰極區(qū)H+

濃度變小，水的電離平衡向生成H+

和OH-

的方向移動，而且隨著H+

不斷變?yōu)闅湓硬⒆罱K形成氫氣逸出，陰極區(qū)溶液中的OH-

越來越多。總反應(yīng)電解食鹽水

水是一種極弱的電解質(zhì)，水分子能電離出極少量的H+

和OH-。水的電離過程達(dá)到平衡狀態(tài)時可以表示為：H2O?H++?OH-

，當(dāng)H+

或OH-

的濃度改變時，該平衡會發(fā)生移動。水的電離電解食鹽水

離子在電極表面得到或失去電子的過程通常叫作“放電”。當(dāng)電解質(zhì)溶液中存在多種陽離子或陰離子時，離子在電極上放電的順序是存在某種規(guī)律的。根據(jù)大量的實(shí)驗事實(shí)，人們總結(jié)出一些離子的放電順序。陰極上，金屬陽離子得電子能力越強(qiáng)越先放電。通常，常見陽離子的放電順序為：離子放電順序電解食鹽水

離子放電順序

對于陽極來說，陽極材料為金屬（鉑、金等惰性金屬除外）時，通常金屬陽極材料優(yōu)先失去電子；陽極材料為石墨時，電解質(zhì)溶液中的陰離子失去電子，陰離子失電子能力越強(qiáng)越先放電。通常，常見陰離子的放電順序為：電解食鹽水工業(yè)電解食鹽水制備燒堿電解食鹽水是氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)。工業(yè)電解食鹽水制備燒堿時必須阻止OH-

移向陽極，以使Na+

和OH-

在陰極溶液中富集。目前，比較先進(jìn)的方法是用陽離子交換膜將兩極溶液分開。電解食鹽水工業(yè)電解食鹽水制備燒堿離子交換膜（簡稱離子膜）是一類高分子膜，它能選擇性地使物質(zhì)通過。陽離子能通過陽離子交換膜，而陰離子則不能通過。在電解食鹽水的過程中，Na+

不斷從陽極區(qū)進(jìn)入陰極區(qū)，而陰極區(qū)不斷產(chǎn)生的OH-

只能留在陰極附近的溶液中，因此由陰極附近的溶液可以得到濃度較高的NaOH溶液。銅的電解精煉PART02銅的電解精煉銅是重要的金屬材料，它的主要用途之一是制作導(dǎo)線，這要求銅具有很高的純度。工業(yè)上主要從黃銅礦中提煉銅。冶煉銅礦石所獲得的銅通常含有鋅、鐵、鎳、銀、金和鉑等微量雜質(zhì)，俗稱“粗銅”。雜質(zhì)的存在使粗銅的導(dǎo)電性不夠理想，工業(yè)上常通過電解法除去粗銅中的這些雜質(zhì)制得精銅。銅的電解精煉粗銅精銅離子導(dǎo)體陽極

發(fā)生的主要反應(yīng)是粗銅作為電極反應(yīng)物氧化為Cu2+

而進(jìn)入溶液Cu2+

比H+

、Zn2+、Fe2+

和Ni2+

等離子優(yōu)先在陰極上得到電子被還原陰極銅的電解精煉粗銅中的鋅、鐵和鎳等比銅活潑的金屬也發(fā)生氧化反應(yīng)，變成金屬陽離子進(jìn)入溶液。銀、金、鉑等不如銅活潑的金屬在電解過程中不發(fā)生氧化反應(yīng)，最終沉積在電解池的底部，與其他不溶性雜質(zhì)混在一起形成陽極泥。粗銅精銅離子導(dǎo)體銅的電解精煉粗銅精銅離子導(dǎo)體在銅的電解精煉過程中，作為陽極的粗銅不斷溶解，銅在陰極上不斷析出，結(jié)果使粗銅變成精銅（工業(yè)上常稱為電解銅）。精銅純度可達(dá)到99.95%～99.98%，完全能滿足作為導(dǎo)線的要求。電解過程形成的陽極泥中銀、金、鉑等貴金屬的含量較高，具有提取回收價值。電鍍PART03電鍍實(shí)驗探究——鐵釘鍍銅電鍍電鍍定義：應(yīng)用電解原理在金屬表面鍍上一薄層金屬或合金的方法。

電鍍銅實(shí)驗裝置

電鍍池的設(shè)計：一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作為電鍍液；把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽極；鍍件與直流電源的負(fù)極相連，作為陰極。如鐵釘鍍銅。

電鍍的主要目的：提高金屬的抗腐蝕能力、耐磨性能或改善金屬制品外觀。

電鍍電化學(xué)儲能技術(shù)釩液流電池的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖充電時，具有較高能量的產(chǎn)物被泵回儲液罐，將能量儲存起來。放電時，發(fā)生相反的過程，儲液罐中的離子被泵回，在正極室和負(fù)極室分別得到或失去電子，釋放電能。由于儲液罐和反應(yīng)場所是分離的，液流電池能夠突破傳統(tǒng)電池的體積限制，這樣就可以將儲液罐做得很大，以增大儲能容量。課堂小結(jié)離子放電順序電解原理的應(yīng)用電解食鹽水電鍍實(shí)驗現(xiàn)象原理分析及電極反應(yīng)銅的電解精煉水的電離陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)電鍍定義電鍍池的設(shè)計電鍍的主要目的隨堂訓(xùn)練1.如圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水的原理示意圖(所用電極均為惰性電極)。下列說法不正確的是(

)A.從E口逸出的氣體是H2B.從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強(qiáng)導(dǎo)電性C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下每生成22.4LCl2，便產(chǎn)生2molNaOHD.若B口不加入物質(zhì)，則電解一段時間后加適量鹽酸可以使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的濃度D隨堂訓(xùn)練2.錫(Sn)是生活中常用的金屬，電解精煉錫精礦(單質(zhì)Sn:70%，單質(zhì)Cu、Pb、Fe、Zn:28%)可獲得Sn，裝置如下：(已知:H2SiF6為強(qiáng)酸)下列說法正確的是(

)A.a為外加電源的正極B.A是陽極泥，其成分為Cu、Fe、PbC.電路中每轉(zhuǎn)移2mol電子，d電極質(zhì)量減輕119gD.H2SiF6的作用是為了抑制Sn2+的水解D隨堂訓(xùn)練3.塑料電鍍制品既有塑料的質(zhì)量輕、易成型的特點(diǎn)，又有金屬鍍層的美觀等特點(diǎn)，因此塑料電鍍被廣泛用于汽車、摩托車、家用電器的零部件和水暖器材的生產(chǎn)。已粗化(塑料表面有許多微孔)的塑料勺電鍍銀的裝置如圖所示，下列說法正確的是(

)A.a為電源的負(fù)極B.保持其他條件不變,若將電極X的材料換成Cu，塑料勺首先鍍上的金屬仍為銀C.電鍍一段時間后，溶液的pH變小D.電極Y上發(fā)生還原反應(yīng)，失去電子B隨堂訓(xùn)練4.利用如圖所示裝置模擬電解在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用，下列說法正確的是(

)A.若要在鐵片上鍍銅，Z為FeSO4溶液B.若要在鐵片上鍍銅，X、Y分別為純銅和鐵片C.若Z是飽和NaCl溶液，電解一段時間后，Y電極析出少量的NaD.若Z是飽和NaCl溶液，X電極首先發(fā)生的電極反應(yīng)是4OH--4e-═2H2O+O2↑B隨堂訓(xùn)練5.利用CH4燃料電池電解制備