《2019版高中化学 第四章 电化学基础 第三节 电解池 第2课时 电解原理的应用课件 新人教版选修5教学资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高中化学 第四章 电化学基础 第三节 电解池 第2课时 电解原理的应用课件 新人教版选修5教学资料（33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 第四章 第三节 电解池 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 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 氯碱工业 1 概念 用电解 的方法来制取 并以它们为原料生产一系列化工产品的工业 称为氯碱工业 2 原理 通电前 氯化钠溶液中含有的离子是 通电时 移向阳极的离子是 移向阴极的离子是 阳极反应式为2Cl 2e Cl2 阴极反应式为 因 放电 促进了水的电离 使阴极区溶液显 性 一 电解原理的应用 饱和氯化钠溶液氢氧化钠 氢气和氯气 Na Cl H OH Cl OH Na H 2
2、H 2e H2 碱H 电解的总反应式 化学方程式为 离子方程式为 3 氯碱工业生产流程 阳离子交换膜电解槽 阳离子交换膜的作用 只允许Na 等阳离子通过 不允许Cl OH 等 阴离子及气体分子通过 可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混 合发生爆炸 也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠 的产量和质量 2 电镀 1 电镀的概念 应用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或 的方法 电镀可以使金属更加美观耐用 抗腐蚀性能增强 2 某电镀铜实验装置 电镀池 如图所示 电解金属 合金 请回答下列问题 铜片为 金属 与直流电源的 相连 作阳极 铁件为 金属 与直流电源的 相连 作 阴极 硫
3、酸铜溶液为 含有镀层金属离子 镀层正极 待镀负极 电镀液 阳极反应式为 阴极反应式为 可观察到的现象是铁件表面 铜片 硫酸铜溶液浓度的变化是 3 电镀的特点是阳极参与电极反应 电镀过程中相关离子的浓度 溶液 pH等保持不变 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 镀一层红色的铜不断溶解 不变 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 电解池的构成是用 作阳极 用 作阴极 用 作电 解质溶液 2 阳极反应式为 等 阴极反应式为 3 电解精炼铜的原理 粗铜中比铜活泼的金属 等 失去电子形成 阳离子而溶解 残留在溶液中 比铜不活泼的金属 等 以金属单质 的
4、形式沉积在电解槽的底部 形成阳极泥 粗铜中的铜在纯铜上析出 粗铜纯铜硫酸铜溶液 Cu 2e Cu2 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Cu2 2e Cu 锌 铁 银 金 4 电冶金 1 金属冶炼的本质 使矿石中的 获得电子 从它们的化合物中 出来 如Mn ne M 2 电解法用于冶炼较活泼的金属 如钾 钠 镁 铝等 但不能电解其盐 溶液 应电解其熔融态 如 电解熔融的氯化钠可制取金属钠 阳极反应式为 阴极反应式为 总反应方程式为2NaCl 熔融 2Na Cl2 金属离子 还原 2Cl 2e Cl2 2Na 2e 2Na 分析电解应用问题的思维模型 1 看电池 所给装置是电解池还是电镀池
5、分电极 由电源的正极和 负极确定 2 析溶液 电解质溶液中含有的离子 判流向 电子的流向 离子移 动方向 3 定微粒 确定两极上发生反应的微粒 写反应 电极反应式 总反 应方程式 归纳总结 例1 化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后 在实验室进 行实验验证 他们设计组装了如图所示装置 已知a为石墨电极 b为铁电 极 c为铝电极 已除去表面氧化膜 d为多孔石墨电极 烧杯中是足量饱 和食盐水 滴有酚酞 连好导线后 电流表指针发生明显偏转 下列判断 正确的是 A b为负极 d为阳极 B 一段时间后 a和d电极附近溶液变红 C b电极的电极反应式为2Cl 2e Cl2 D 电解一段时间 当B
6、中出现大量白色沉淀 时 停止实验 再将A中溶液倒入B中混合 充分振荡 沉淀全部消失 答案解析 解析 右侧装置为原电池 左侧装置为电解池 在右侧装置中 通入O2 的电极为原电池的正极 其电极反应式为O2 4e 2H2O 4OH 所 以一段时间后d电极附近溶液变红 Al为原电池的负极 Al失去电子生成 Al3 Al3 与溶液中的OH 反应生成白色Al OH 3沉淀 电池总反应式为 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 a与电池的正极相连 故a为电解池的阳极 b与电池的负极相连 故b为电解池的阴极 电解饱和NaCl溶液时 Cl 在a极放电生成Cl2 H 在b极放电生成H2 故一段时间后b电极附
7、近溶液 变红 根据得失电子守恒 A中产生的NaOH与B中Al3 结合的OH 物质 的量相等 所以电解一段时间后 将A B混合并充分振荡 Al OH 3能被 NaOH全部溶解 例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 D 锌作阴极 镀件作阳极 溶液中含有亚铁离子 答案解析 解析 电镀原理是镀层金属作阳极 镀件作阴极 含有镀层金属阳离子 的电解质溶液作电镀液 例3 金属镍有广泛的用途 粗镍中含有少量铁 锌 铜 铂等杂质 可用电解法制备高纯度的镍 下
8、列叙述正确的是 已知 氧化性Fe2 Ni2 Cu2 A 阳极发生还原反应 其电极反应式 Ni2 2e Ni B 电解过程中 阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C 电解后 溶液中存在的金属阳离子只有Fe2 和Zn2 D 电解后 电解槽底部的阳极泥中有铜和铂 没有锌 铁 镍 答案解析 解析 电解精炼镍时 粗镍作阳极 纯镍作阴极 电解质溶液中含有Ni2 则阳极发生氧化反应 电极反应式为Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 阴极电极反应式为Ni2 2e Ni 因此 电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量 电解后 溶液中存 在的金属阳离子有Fe2 Ni2 Zn2 电解槽底部
9、的阳极泥中只有铜和 铂 没有锌 铁 镍 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 3 电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数 二 电解的有关计算 等于 相等 相等 2 计算的方法 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 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 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 3 计算的步骤 1 正确书写电极反应式 要注意阳极材料 2 当溶液中有多种离子共存时
10、要确定放电离子的先后顺序 3 最后根据得失电子守恒进行相关的计算 例4 如图所示的A B两个电解池中的电极均为铂 在A池中加入0 05 mol L 1的氯化铜溶液 B池中加入0 1 mol L 1的硝酸银溶液 进行电解 a b c d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是 A 2 2 4 1 B 1 1 2 1 C 2 1 1 1 D 2 1 2 1 答案解析 解析 由电解规律可知 a c为阴极 b d为阳极 a极上析出铜 b极 上析出氯气 c极上析出银 d极上析出氧气 由电子守恒可得出 2e Cu Cl2 2Ag O2 所以a b c d四个电极上所析出物质的物质的量 之比为2 2 4 1
11、方法点拨 以通过4 mol e 为桥梁可构建如下关系式 阳极产物 阴极产物 式中M为金属 n为其离子的化合价数值 例5 在100 mL 硫酸和硫酸铜的混合液中 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 则原混合液中 Cu2 的物质的量 浓度为 A 1 mol L 1 B 2 mol L 1 C 3 mol L 1 D 4 mol L 1 答案 解析 解析 分析电解硫酸 硫酸铜混合液的阴 阳两极的电极反应可知 两 极产生的气体分别为氢气 氧气各0 1 mol 氧气是由氢氧根离子失去0 4 mol电子而得到 氢气是由氢离子得到 0 2 mol 电子而生成 由电子得失 守恒知
12、 还有0 2 mol电子是铜离子得到的 则铜离子的物质的量是0 1 mol 其物质的量浓度为 1 mol L 1 学习小结 达标检测 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 12345 解析 电解食盐水生成三种产物 在阴极区生成氢气和氢氧化钠 在阳 极区生成氯气 答案解析 2 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Cu 2e Cu2 D 阴极反应都只有Cu2 2e Cu 解析 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 电解精炼铜时 杂质
13、若有比铜活 泼的金属 如锌 则还会发生Zn 2e Zn2 的反应 答案解析 12345 答案 12345 3 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 解析 解析 电解池的阳极发生失电子的氧化反应 阴极发生得电子的还原反 应 电解熔融的Al2O3制Al时 若用Fe作阳极 会发生反应Fe 2e Fe2 Fe2 移动到阴极上发生反应Fe2 2e Fe 使得到的Al不 纯 4 用惰性电极电解硫酸铜溶液 若阳极上产生气体的物质的量为0 01 mol 阴极无气
14、体逸出 则阴极上析出铜的质量为 A 0 64 g B 1 28 g C 2 56 g D 5 12 g 答案解析 12345 解析 用惰性电极电解硫酸铜溶液 在阳极产生的气体为氧气 由4OH 4e 2H2O O2 知 产生0 01 mol的氧气转移0 04 mol电子 则根据 Cu2 2e Cu可推出应析出0 02 mol的铜 其质量为1 28 g 12345 5 某同学设计一个燃料电池 如下图所示 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 该电极反应式为 负极 H2 2e 2OH 2H2O 答案解析
15、 12345 解析 通入氢气的电极为负极 电解质溶液是碱性的 该电极反应式 为H2 2e 2OH 2H2O 12345 2 石墨电极为 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 阳极 铁极 答案解析 解析 石墨电极与电源的正极连接 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 12345 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 减小 Cu2 2e Cu 答案解析 解析 粗铜中比铜活动性强的金属锌失去电子被氧化 溶液中的铜离子 得到电子被还原 精铜电极上的电极反应式为Cu2 2e Cu
