4.2.2電解原理的應(yīng)用核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：宏觀層面：學(xué)生能夠通過觀察工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中電解原理應(yīng)用的實(shí)際案例。微觀層面：從電子轉(zhuǎn)移、離子定向移動(dòng)的微觀視角，深入理解電解過程中電極反應(yīng)的本質(zhì)。2.變化觀念與平衡思想：動(dòng)態(tài)變化觀念：理解電解過程中，隨著電能持續(xù)輸入，電極反應(yīng)不斷進(jìn)行，體系中的物質(zhì)組成、離子濃度、電極材料等持續(xù)發(fā)生變化。能量轉(zhuǎn)化平衡思想：認(rèn)識(shí)到電解是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，遵循能量守恒定律。3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：科學(xué)探究精神：在設(shè)計(jì)和實(shí)施與電解原理應(yīng)用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)過程中，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣、細(xì)致入微的觀察能力和實(shí)事求是的數(shù)據(jù)記錄與分析態(tài)度。社會(huì)應(yīng)用意識(shí)：聯(lián)系電解原理在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、日常生活等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)對(duì)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、提高生活質(zhì)量和解決環(huán)境問題的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)利用化學(xué)知識(shí)服務(wù)社會(huì)、解決實(shí)際問題的社會(huì)責(zé)任感，樹立可持續(xù)發(fā)展的理念。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)?1.常見電解應(yīng)用的工作原理：掌握氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等典型電解應(yīng)用的裝置構(gòu)成、電極反應(yīng)式書寫及總反應(yīng)方程式，深入理解其工作原理，能從氧化還原反應(yīng)和離子移動(dòng)的角度分析電解過程。2.電解原理應(yīng)用中的實(shí)際問題分析：學(xué)會(huì)分析電解過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、能量的變化以及實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問題，并能運(yùn)用電解原理提出合理的解決方案。學(xué)習(xí)難點(diǎn)?1.復(fù)雜體系電解過程的綜合分析：對(duì)于多種離子共存、電極材料參與反應(yīng)、存在副反應(yīng)等復(fù)雜電解體系，綜合考慮離子放電順序、電極性質(zhì)、溶液酸堿性等因素，準(zhǔn)確分析電解過程中發(fā)生的反應(yīng)及產(chǎn)物。2.電解原理應(yīng)用中的能量轉(zhuǎn)化與效率優(yōu)化：從能量守恒和能量損耗的角度，定量分析電解過程中的能量轉(zhuǎn)化情況，理解影響電解效率的因素，并能提出提高電解效率、降低能耗的措施和方法。課前導(dǎo)入我們?nèi)粘Ｊ褂玫拈T把手，表面那層美觀又耐用的金屬鍍層是怎么鍍上去的？這背后運(yùn)用了怎樣的化學(xué)原理？氯堿工業(yè)生產(chǎn)出的氯氣、氫氣和燒堿，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，它們是如何通過電解飽和食鹽水大規(guī)模生產(chǎn)出來的？廢舊電池中含有大量重金屬，回收處理廠是如何利用電解原理從中提取有價(jià)值的金屬，同時(shí)減少環(huán)境污染的？電解飽和食鹽水1.電解飽和食鹽水（1）氯堿工業(yè)①

概念：習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。②

原料：飽和食鹽水③

直接產(chǎn)品：Cl2、H2、NaOH④

方法：電解（2）電解飽和食鹽水原理電解飽和食鹽水與電解CuCl2溶液的原理相似。通電前，食鹽水中NaCl和H2O發(fā)生電離，在溶液中存在著Na+、Cl-、H+、OH-，

4種自由移動(dòng)的離子。通電時(shí)，這些離子改作定向運(yùn)動(dòng)。在陽極，Cl-比OH-容易失去電子，Cl-被氧化生成氯氣；在陰極，H+比Na+容易得到電子，H+被還原生成氫氣。1.電解飽和食鹽水陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H2O+2e-=H2

＋2OH－Cl2H2淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)陽離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)+－補(bǔ)充Na+和Cl-增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑電解總反應(yīng)：電子的流向離子的移動(dòng)方向離子放電順序由直流電源負(fù)極流向陰極，由陽極流向直流電源正極Na+、H+Cl-、OH-移向陰極移向陽極陽極陰極Cl-＞OH-Na+＜H+1.電解飽和食鹽水（1）陽離子交換膜只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過。在電解飽和食鹽水的裝置中，陽離子交換膜只允許Na+、H+通過，而Cl-、OH-和氣體不能通過，因此既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)物不純。（2）陽極區(qū)Cl-放電生成Cl2，生成的Cl2部分溶于水使陽極區(qū)溶液呈酸性。PS：1.電解飽和食鹽水1.電解飽和食鹽水（3）氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用氯堿工業(yè)產(chǎn)品燒堿、氯氣、氫氣均為重要的化工原料，以此為基本原料可生產(chǎn)大量的其他工業(yè)產(chǎn)品，如圖所示：電解飽和食鹽水液堿濕氯氣濕氫氣NaOH含氯漂白劑有機(jī)合成造紙玻璃肥皂紡織印染Cl2H2有機(jī)合成氯化物合成農(nóng)藥HCl鹽酸有機(jī)合成金屬冶煉電鍍1.電鍍（1）定義電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。（2）目的：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。陽極：鍍層金屬（3）裝置陰極：待鍍的金屬制品電鍍液：含有鍍層金屬離子的溶液1.電解飽和食鹽水（4）原理電鍍時(shí)，通常把待鍍的金屬制品(鍍件)作陰極，把鍍層金屬作陽極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。在直流電的作用下，陽極金屬失電子，在電鍍液中成為陽離子，移向陰極，在陰極獲得電子被還原為金屬，覆蓋在鍍件上。（5）特點(diǎn)“一多、一少、一不變”。“一多”是指陰極上有鍍層金屬沉積，“一少”是指陽極上有鍍層金屬溶解，“一不變”是指電鍍液的濃度不變。電解原理的應(yīng)用1.金屬的電解精煉（1）金屬的電解精煉與電鍍的相同點(diǎn)：均應(yīng)用電解原理，且均為陽極金屬溶解，陰極有金屬析出。（2）電解精煉銅+純銅待精煉的粗銅CuSO4溶液－Zn2+Cu2+Fe2+Ni2+↑e-e-↓Cu－2e-＝Cu2+（主要）

Ni－2e-＝Ni2+Fe－2e-＝Fe2+Zn－2e-＝Zn2+金屬活動(dòng)性順序中位于Cu之后的金屬如Ag、Au等沉積在電解槽底部形成陽極泥1.金屬的電解精煉（3）電解精煉銅的“兩不等”由于在陽極溶解的金屬有Zn、Fe、Ni、Cu等，且陽極形成陽極泥，而在陰極只有Cu析出，則存在“兩不等”：①

陽極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量一般不相等。②

電解前后c(Cu2+)不相等。根據(jù)得失電子守恒可知，陽極Cu失去電子的數(shù)目小于陰極Cu2+得到電子的數(shù)目，陽極產(chǎn)生的Cu2+數(shù)目小于陰極Cu2+得到電子變成Cu的數(shù)目，所以電解質(zhì)溶液中Cu2+的濃度減小。2.電冶金（1）電冶金：由于電解法可將通常極難被還原的活潑金屬從它們的化合物中還原出來，所以電解法是冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的一種重要方法。得電子，被還原Mn+M+ne-正價(jià)0價(jià)KCaNaMgAl︱ZnFeSnPb(H)Cu︱

HgAg︱PtAu電解法熱還原法熱分解法富集法2.電冶金熔融NaCl陰極陽極e-e-Na+Cl-陽極：2Cl-－2e-

==Cl2

陰極：Na++e-==Na氧化反應(yīng)還原反應(yīng)總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解MgCl2

(熔融)Mg+Cl2↑電解冶煉鎂：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石冶煉鋁：助熔劑：冰晶石(Na3AlF6

六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點(diǎn)不是電解AlCl3，因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電歸納總結(jié)電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水電鍍電解精煉電冶金原理現(xiàn)象及檢驗(yàn)離子交換膜產(chǎn)品及應(yīng)用定義目的電鍍池構(gòu)成特點(diǎn)原理本質(zhì)工業(yè)電解熔融氯化鈉隨堂測試1.下列說法或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（）A．把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡。B．把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵。C．把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速度加快。D．與電源負(fù)極相連的是電解槽的陰極。B隨堂測試2.利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是（

）A.電解時(shí)以精銅作陽極B．電解時(shí)陽極發(fā)生還原反應(yīng)C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu=Cu2++2e-D．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥D隨堂測試3.在50mL0.2mol/L的硫酸銅溶液中插入兩個(gè)電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))，則：⑴若兩極均為銅片，則電解過程中溶液溶質(zhì)濃度將

；⑵若陽極為純鋅，陽極反應(yīng)是

；⑶如果兩極均為銅片且不考慮H+在陰極上放電當(dāng)電路中有0.01mol電子通過時(shí)，陰極增重

陰極上的電極反應(yīng)式