《【步步高】2014-2015学年高中化学专题1第二单元第4课时电解原理的应用学案苏教版选修4剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【步步高】2014-2015学年高中化学专题1第二单元第4课时电解原理的应用学案苏教版选修4剖析（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4课时电解原理的应用学习目标定位1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。2.学会电解的有关计算。1用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是2H2e=H2，阳极反应式是2Cl2e=Cl2，电解的化学方程式是2KCl2H2O2KOHH2Cl2。电解后溶液的pH变化是增大；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是HCl气体。2在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。(1)若两极均为Pt电极，则阳极反应式是4OH4e=2H2OO2，阴极反应式是2Cu24e=2Cu，电解的化学方程式是2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。(2)若两极均为铜片，则阳极反应式是
2、Cu2e=Cu2，阴极反应式是Cu22e=Cu，电解过程中溶液的浓度变化是不变。(3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是Zn2e=Zn2，电解过程中两极的变化是阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加。探究点一电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na、Cl、H、OH。通电时Na、H移向阴极，H放电；Cl、OH移向阳极，Cl放电。电极反应式为阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)；阴极：2H2e=H2(还原反应)。因H放电，导致水的电离平衡H2OHOH向右移动，致使生成NaOH。(2)电解的反应方程式化学方程式：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH；离子方程式
3、：2Cl2H2OH2Cl22OH；工业上习惯把电解饱和食盐水叫做氯碱工业。2电镀(1)根据图，回答下列问题：电极反应式阴极：Age=Ag；阳极：Age=Ag。可观察到的现象是待镀金属表面镀上一层光亮的银，阳极上的银不断溶解。含银离子的溶液浓度的变化是不变。(2)电镀的概念是应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。(3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。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。其电解池的
4、构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解质溶液。(2)电极反应式：阳极为Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等，阴极为Cu22e=Cu。(3)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不如铜活泼的金属Ag、Au等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。4电冶金(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mnne=M。(2)电解法用于冶炼较活泼的金属，如：K、Na、Mg等；但不能电解其盐溶液，而是电解其熔融态。如电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式：2
5、Cl2e=Cl2；阴极反应式：2Na2e=2Na；电解反应式：2NaCl(熔融)2NaCl2。归纳总结(1)氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。(2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。(3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不如需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时Cu也会沉积)。活学活用1关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)，下列叙述正确的是()A若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色C电解时在阳极得到氯气，在阴
6、极得到金属钠D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性答案B解析电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2电解反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2对照分析选项，C错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕黄色，B正确；阴极附近产生大量的OH，滴加酚酞后变红色，A错误；电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。2在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
7、D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子答案A解析本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属电极作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。探究点二电解的有关计算1将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。(1)当有1.0103 mol的OH放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是_。(2)若溶液的体积为1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6 mL O2时，溶液中的c(H)_。答案(1)0.032 g(2)1.0103 molL1解析(1)用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O。当有1.0103
8、 mol的OH放电时，生成标准状况下的O2为5.6 mL，此时转移电子为1.0103 mol，则在阴极上析出Cu：32103 g。(2)阳极：4OH4e=2H2OO24 mol1 molnn1.0103 mol，消耗1.0103 mol OH，生成1.0103 mol H则c(H)1.0103 molL1。2用惰性电极电解0.1 L M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L(标准状况)O2，从而可知M的相对原子质量是_，溶液中的c(H)_(均用含有a、b、x的代数式表示)。答案 molL1解析由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有x4，或由关系式xO24M得x4，均
9、可解出M gmol1。又由O24H可知：c(H)4 mol0.1 Lb molL1。归纳总结有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。(2)电解反应式计算：先写出电极反应式，再写出电解反应式，最后根据电解反应方程式列比例式计算。(3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。活学活用3已知：pHlgc(H)。把两支惰性电极插入500 m
10、L AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是()A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg答案B解析由得失电子守恒知eOHHAg，所以n(Ag)n(H)。AgNO3溶液电解后产生酸，产生的H的物质的量可由pH差来计算：pH从6.0变为3.0，即c(H)103 molL1，所以n(Ag)n(H)103 molL10.5 L5104 mol，m(Ag)n(Ag)M5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。4在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，
11、用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2的物质的量浓度为()A1 molL1 B2 molL1C3 molL1 D4 molL1答案A解析分析电解H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体为H2、O2各0.1 mol，O2是由OH失去0.4 mol电子而得到，H2是由H得到0.2 mol电子而生成。由得失电子守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2得到的，故Cu2的物质的量是0.1 mol，则Cu2的物质的量浓度为1 molL1。1下列描述中，不符合生产实际的是()A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗
12、铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极答案A解析电解池的阳极失电子发生氧化反应、阴极得电子发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe2e=Fe2，Fe2移动到阴极上发生反应Fe22e=Fe，使得到的Al不纯。2某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HCl
13、O和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl答案B解析有关反应有2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，因阳极生成Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2应在下端产生，从而推知电源b为正极，a为负极，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。3利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以纯铜作阳极B电解时阳极发生还原反应C纯铜连接电源负极，其电极反应式是Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥答案D解析电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2得
14、到电子后析出，附着在阴极上，故纯铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C错误；越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2、Zn2进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2进入溶液，因Ag、Au等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉积在电解槽底部成为阳极泥，D正确。4将含0.4 mol CuSO4和0.4 mol NaCl的水溶液 1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到0.3 mol 铜，求在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是()A5.6 L B6.72 LC13.44 L D11.2 L答案A解析阴极：0.3 mol Cu2得到0.6 mol电子阳极：失去的电子数也应为0.6 mol2Cl 2e=Cl204 m
