《2017-2018学年高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池（第2课时）电解原理的应用导学案 新人教版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池（第2课时）电解原理的应用导学案 新人教版选修4（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时电解原理的应用1.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼和电冶金的原理，并能正确书写电极反应式和总反应方程式。2学会利用守恒法、关系式法进行电解的相关计算。电解原理的应用1氯碱工业：电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气。(1)电极反应式(并注明反应类型)阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)；阴极：2H2e=H2(还原反应)。(2)总反应式：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。其中阴极反应中的H是由水电离产生的。2电镀(1)电镀是应用电解的原理在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。(2)电镀3电解精炼(如电解精炼铜，杂质为铁、锌、金、银等)(1)粗铜作阳极，主要的电极反应为Cu2e=
2、Cu2；纯铜作阴极，电极反应为Cu22e=Cu；电解质溶液为CuSO4溶液。(2)活泼性较强的铁、锌等以离子形式进入溶液，活泼性较差的金、银形成阳极泥。4电冶金制取金属K、Na、Ca、Mg、Al等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：阴极：2Na2e=2Na，阳极：2Cl2e=Cl2，总反应式：2NaCl(熔融)2NaCl2。(1)电解法制取钠、钾、镁、铝时不能电解含有这些金属阳离子的水溶液。(2)工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg；用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。1判断正
3、误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在镀件上电镀铜时，可用金属铜作阳极。()(2)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变。()(3)电解精炼铜时，用纯铜作阳极，粗铜作阴极。()(4)工业上用电解熔融氧化镁的方法制取Mg。()(5)用U形管做电解饱和食盐水的实验，通电前在U形管的两端滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列有关电化学的图示，完全正确的是()答案：A1电解饱和食盐水阴极区溶液呈碱性的原因放电的H来源于水，在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的电离，溶液中c(OH)c(H)，使阴极区溶液呈碱性。2阳极泥：电解精炼铜时，活
4、泼性比Cu强的金属(如锌、铁等)先于铜放电，以金属阳离子的形式进入溶液。粗铜中的银、金等活泼性差的金属不放电，以单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。3原电池、电解池、电镀池的判断方法(1)若装置中无外加电源，则该装置可能为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断。(2)若装置中有外加电源，且两电极插入电解质溶液中并构成闭合回路，则该装置为电解池或电镀池，电解质溶液中含有阳极金属离子的即为电镀池，否则为一般电解池。4电镀铜与精炼铜的比较电镀铜精炼铜能量转变电能转化为化学能电能转化为化学能阳极材料纯铜粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件纯铜阳极反应Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2、Cu2
5、e=Cu2等阴极反应Cu22e=CuCu22e=Cu电解质溶液及其变化硫酸铜溶液浓度保持不变反应后硫酸铜溶液中混有Zn2等，Cu2浓度减小(1)电镀池中，电解液的浓度不变；精炼池中，电解液的浓度减小。(2)H的放电能力大于Fe2、Zn2，但在电镀条件下，由于溶液中c(Fe2)或c(Zn2)远远大于c(H)，则在阴极上先放电的是Fe2或Zn2，因此，阴极上的主要产物为Fe或Zn。某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为_(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_。(2)石墨电极为_(
6、填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，_(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_。解析(1)通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H22e2OH=2H2O。(2)由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu
7、强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu22e=Cu。答案(1)负极H22e2OH=2H2O(2)阳极铁极(3)减小Cu22e=Cu(1)写出上述例题中乙池电解的总反应方程式：_。(2)若上述例题甲池中消耗标准状况下的氢气11.2 L，则丙池中理论上应析出铜的质量为_。答案：(1)2NaCl2H2O2NaOHCl2H2(2)32 g氯碱工业1工业上电解食盐水的阴极区产物是()A氯气B氢气和氯气C氢气和氢氧化钠 D氯气和氢氧化钠解析：选C。用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式：2H2e=H2，破坏水的电离平衡，阴极区域O
8、H与Na结合成NaOH。2.如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是()A电解一段时间后，往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色B蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应C铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析：选D。由题图可知，蛋壳表面的铁丝为阴极，发生反应：2H2e=H2，石墨棒为阳极，发生反应：2Cl2e=Cl2，故往蛋壳中滴加酚酞，溶液不会变红。铁丝为阴极，不发生反应，附近H发生还原反应。电镀、电解精炼和电冶金3关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有Cu2
9、e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu解析：选D。A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质如锌，则阳极还会发生Zn2e=Zn2的反应。4(2017承德高二测试)在铁制品上镀一定厚度的锌层，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D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子解析：选A。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液。5海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是()A
10、两个电极必须都用惰性电极B阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极C电解熔融状态的氯化镁D电解氯化镁的水溶液解析：选C。电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。在阴极发生的是镁离子得到电子的反应，对电极材料没有要求，在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极时会优先失电子，所以阳极必须用惰性电极。电解的相关计算1计算的原则(1)阳极失去的电子数阴极得到的电子数。(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2计算的方法(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两
11、极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的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。电解计算时常用的定量关系为4e4H4OH2H2O22Cu4Ag。3计算的步骤首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；其次注意溶液中有多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子守恒进行相关计算。将含有0.4 mol CuSO4和0.2 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
12、得到0.3 mol Cu，另一个电极上析出气体在标准状况下的体积为()A4.48 LB5.6 LC6.72 L D13.44 L解析阴极反应为Cu22e=Cu，因为反应的n(Cu2)0.3 mol，总n(Cu2)0.4 mol，说明Cu2过量，阴极共得到0.6 mol电子。由电子守恒可知，阳极应失去0.6 mol电子。阳极：首先2Cl2e=Cl2，因为0.2 mol Cl只能失去0.2 mol电子，另外0.4 mol电子只能由水电离出的OH失去，故阳极反应还有4OH4e=2H2OO2，则阳极共放出气体体积为(0.1 mol0.1 mol)22.4 L/mol4.48 L。答案A对于上述例题中的
13、反应：(1)若不考虑电解质溶液体积的变化，此时溶液中c(H)为_。(2)若电极上得到0.1 mol Cu时不再电解，加入_能使电解质溶液复原，其物质的量是_。答案：(1)0.4 molL1(2)CuCl2 0.1 mol电解的有关计算1把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通直流电电解。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)，电极上析出银的质量大约是()A27 mgB54 mgC108 mg D216 mg解析：选B。首先应弄清楚两极的反应。阳极：4OH4e=O22H2O；阴极没有氢气析出，则阴极反应为Age=Ag。OH的消耗导致了H的增加，增加量大约为1103 mol/L0.5 L5104 mol，即转移电子数为5104 mol，析出银的质量为5104 mol108 g/mol0.054 g54 mg。2把分别盛有熔融的KCl、MgCl2、Al2O3的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为()A123 B321C631 D632解析：选D。该题考查了电解中转移电子的物质的量与析出金属的化合价及物质的量的关系。在氯化钾、氯化镁、氧化铝中K、Mg、Al分别为1价、2价、3价，在串联电路中，相同时间通过的电量相同，当都通过6 mol电子
