《2020高二化学 1.2电能转化为化学能――电解第2课时电解原理的应用学案 鲁科版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高二化学 1.2电能转化为化学能――电解第2课时电解原理的应用学案 鲁科版选修4（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.2 电能转化为化学能电解第2课时 电解原理的应用 学案（鲁科版选修4）学习目标1.了解食盐水电解的原理、电解精炼铜和电镀的原理。2.熟练应用电子守恒进行电解的计算。重点难点有关电解的计算。1食盐水电解的原理关于电解NaCl水溶液，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，溶液呈棕色C电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠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：2ClCl22e阴极：2H2O2eH22OH总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2对照分析选项，C错
2、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铜的电解精炼(1)装置(2)电极反应(3)阳极泥铜的电解精炼过程中，粗铜中不如铜活泼的金属与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。3电镀(1)定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。(2)目的：使金属抗腐蚀能力增强且增加金属表面的耐磨性和美观性。(3)电镀池构成镀层金属做阳极，镀件做阴极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀溶液。例：在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计
3、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，溶液中含有锌离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子答案A一、电解饱和食盐水如图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水。1饱和食盐水中存在哪些离子？在电场中它们的移动方向如何？答案在饱和食盐水中，存在着Na、Cl、H、OH四种离子；通电时Na、H向阴极移动，Cl、OH向阳极移动。2根据已学知识检验两极的气体产物。答案阳极产物：用玻璃棒粘一块湿润的KI淀粉试纸靠近阳极，一会儿发现试纸变蓝，说明阳极放出的气体是Cl2。阴极产物：用一小试管在阴极收集产生的气体，待收集
4、满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到“噗”的一声，则说明收集的气体是H2。3写出电极反应式和电解反应的化学方程式并指明阴极和阳极。答案现象电极反应式阴极有无色无味气体产生2H2eH2阳极有黄绿色有刺激性气味的气体产生2ClCl22e电解反应的化学方程式：2NaClH2OH2Cl22NaOH阴极：与电源负极相连的电极；阳极：与电源正极相连的电极。典例1取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连接C电解过程中，
5、水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小解析用惰性电极电解NaCl溶液，其电极反应分别为：阴极：2H2eH2阳极：2ClCl22e，由于a极出现了双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色，则a极为电解池的阳极，因为产生的Cl2与水反应生成HCl和HClO，HCl使pH试纸显红色，HClO具有漂白性，使pH试纸褪色，b极为阴极，H得电子产生H2，H来源于H2O的电离，因此在b极又同时生成了OH，因此b极附近pH增大。答案D变式训练1下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()答案D解析电解食盐水时，阳极产物Cl2，阴极产物H2、NaOH，根据图中电子流向先确定装置中电源的正、负极，从而确定电解池
6、的阴、阳极，然后判断电极产物以及检验方法，D选项符合题意。二、铜的精炼和电镀1铜的精炼过程中，粗铜中的杂质(锌、铁、镍、银、金和铂等)是怎样被除去的？答案粗铜中的锌、镍、铁等比铜活泼的金属发生氧化反应溶解变成金属阳离子进入溶液；银、金、铂等不如铜活泼的金属，在电解过程中不发生反应，沉积在电解池的底部形成阳极泥。而阴极只有Cu2放电，Zn2、Ni2、Fe2等留在了电解质溶液中。2电镀铜、精炼铜的比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极：CuCu22e阴极：Cu22eCu阳极：ZnZn22e，CuCu
7、22e等阴极：Cu22eCu溶液浓度变化电镀液的浓度基本不变溶液中溶质浓度减小典例2 冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量是：Fe56，Ni59，Cu64，Zn65，Ag108，Au197)请完成下列问题：(1)一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是_，写出铜的电解精炼过程中的阴极反应式_。(2)如果转移0.020 mol e，下列说法中一定正确的是_。阴极质量增加0.64 g阳极质量减少0.64 g电解质溶液的质量保持不变电解质溶液的温度保持不
8、变解析电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H和Cu2。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2、Zn2、Ni2，Fe2、Zn2、Ni2、H和Cu2中放电能力Cu2最强，所以在阴极上放电的只有Cu2，当有0.020 mol e转移时阴极增加64 gmol10.64 g。Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解槽的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。在电解精炼铜的过程
9、中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有一部分电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。答案(1)H和Cu2Cu22eCu(2)变式训练2在50 mL 0.2 molL1的CuSO4溶液中插入两个电极通电电解(不考虑水分蒸发)。则：(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液浓度的变化情况：_。(1) 若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是_。(2) 如不考虑H在阴极上放电，当电路中有0.04 mol e通过时，阴极增重_g，阴极上的电极反应式是_。答案(1)不变(2)ZnZn22e(3)1.28Cu22eCu解析(1)(2)小题类似于电镀原理，(3)由Cu22eCu可知2 mol e
10、1 mol Cu，故阴极析出Cu：0.02 mol64 gmol11.28 g。变式训练3金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eNiB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Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt答案D解析电解时，阳极上金属按还原性由强到弱的顺序(ZnFeNiCuPt)发生氧化反应，即ZnZn22e；FeFe22e；NiNi22e。Cu、Pt还原性比Ni弱，不能失去电子
11、溶解。当阳极上Ni失电子溶解后，Cu、Pt以单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥。阴极上金属离子按氧化性由强到弱的顺序(Ni2Fe2Zn2)发生还原反应，即Ni22eNi。Fe2、Zn2比Ni2氧化性弱，并不在阴极析出，而是留在电解液里。阳极发生氧化反应，A错误；电解过程中，阳极Zn、Fe、Ni溶解，阴极只有Ni析出，两电极质量的改变不等，B错误；电解液中除Zn2、Fe2外，还有Ni2，C错误。三、有关电解的计算1电解的有关计算常涉及的问题(1)两极产物的定量计算；(2)溶液pH的计算pHlgH；(3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定；(4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量
12、求转移电子的量。2步骤(1)根据与电源的连接情况或实验现象，准确判断电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称；(2)准确写出电极反应式；(3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。典例3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 L C13.44 L D11.2 L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 mol2ClCl22e04 mol 0.2 mol
13、0.4 mol4OH2H2OO24e 0.05 mol 0.2 mol得到Cl2和O2共0.25 mol，标况下的体积为5.6 L。答案A变式训练4用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1103 mol的OH放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是()A阳极上析出11.2 mL O2(标准状况)B阴极上析出32 mg CuC阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)D阳极和阴极质量都无变化答案B解析用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为，阴极：2Cu24e2Cu，阳极：4OHO22H2O4e。当有1103 mol的OH放电时，生成标况下的O2为5.6 mL，此时转移电子为1.0103 mol，则在阴极上析出Cu 32103g。
