《高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 第四课时 电解原理的应用学案 苏教版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 第四课时 电解原理的应用学案 苏教版选修4（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四课时电解原理的应用课标要求1了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。2掌握电解原理的有关计算。1.电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O通电,2NaOHH2Cl2。2电镀时，待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，用含镀层金属离子的溶液作电镀液。3电解精炼铜时，用纯铜作阴极，粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。4电解熔融Al2O3制取铝，电解熔融MgCl2制取镁，电解熔融NaCl制取钠。电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)饱和食盐水中存在的离子有Na、Cl、OH、H。通电后，Na、H向阴极移动，H优于Na放电，电极反应为2H2e=H2；Cl、OH向阳极移动，
2、Cl优于OH放电，电极反应为2Cl2e=Cl2；总反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。(2)电解过程中，由于阴极区H浓度变小，使阴极区溶液中水电离的OH富集。因此，如果设法用隔膜阻止OH移向阳极，则氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集，由阴极溶液可以得到NaOH。2电镀(1)概念应用电解原理，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，叫作电镀。(2)电镀的目的增强材料的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观性。(3)电镀池的构成阳极：镀层金属。阴极：待镀金属。电解质溶液：含镀层金属离子的溶液。(4)实例：在餐具上镀银。图示(如右)：两极反应：阳极：Age=Ag；阴极：Ag
3、e=Ag。3铜的电解精炼(1)含义：利用电解原理提纯铜。(2)电解池的构成阳极：粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag等杂质)。阴极：精(纯)铜。电解质溶液：含Cu2的电解质溶液。(3)装置如右图所示：(4)电极反应阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2。阴极：Cu2e=Cu阳极泥：阳极不溶解的金属银等沉积在阳极底部，构成阳极泥。4钠、镁、铝的冶炼(1)电解熔融NaCl：2NaCl2NaCl2(2)电解熔融MgCl2：MgCl2MgCl2。(3)电解熔融Al2O3：2Al2O34Al3O2。特别提醒(1)氯碱工业中所用的饱和食盐水必须精制，以除去食盐水中的Ca2、
4、Mg2、SO等杂质。(2)电镀时电解质溶液的浓度不变而电解精炼铜时，电解质溶液的浓度减小。1.如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是()A从E口逸出的气体是Cl2B从B中加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 L Cl2，便产生2 mol NaOHD完全电解后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度解析：选AD由图中Na的移动方向可知，左边为阳极室，右边为阴极室，阳极2Cl2e=Cl2，阴极2H2e=H2，同时产生NaOH，电解反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。由题意可知A项错误、B项正确；C项，由化学方程式得到产生1 mol Cl
5、2，便产生2 mol NaOH，正确；D项，完全电解后要恢复到电解前的浓度，应通入HCl气体至溶液呈中性，错误。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Cu2e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu解析：选DA项，电镀时镀件作阴极，错误；B项，电解精炼铜时，电解液成分发生变化，错误；C项，电解精炼铜时，比铜活泼的金属杂质(如锌)，比铜更易被氧化Zn2e=Zn2。有关电解的计算1计算方法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c(H)或c(OH)及物质的量浓度等。不
6、论哪种计算，均可概括为下列三种方法：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，其依据是电路中转移的电子数相等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关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式2.等量关系(1)当电流通过一个或多个串联的电解池时， 它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。(2)常见电化学计算的对应关系：H2Cl2O2Cu2Ag2H2OH。如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)n(Cl2)n(O2)110.5。1
7、把两个惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中，通入直流电电解。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由题意知，n(H)cV1030.5 mol5104 mol，电解AgNO3溶液时，阳极生成O2和HNO3，阴极生成Ag，若设生成Ag为x，则AgH1 mol1 molx5104 molx5104 mol，m(Ag)5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。2如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试
8、回答：(1)电源中X极是_(填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)_。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的pH_。解析：(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。(2)C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子。由4eO2，可知B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL气体是H2，即Cu2全部在阴极放电后，H接着放电产
9、生了112 mL H2，则通过0.01 mol 电子时，Cu2已完全变为Cu单质。由2eCu，可知n(Cu2)0.005 mol，则c(CuSO4)0.025 molL1。(3)由4e4OH知，A中生成0.02 mol OH，c(OH)0.1 molL1，c(H) molL11.01013 molL1，pH13。答案：(1)负(2)0.025 molL1(3)13三级训练节节过关1用惰性电极电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是()A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈褐色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解质溶液
10、转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性解析：选B用惰性电极电解NaCl溶液，阳极产物为Cl2，阴极产物为H2和NaOH，不是金属钠，A错误；NaOH溶液使酚酞溶液变红色，C项错误；因产物中生成NaOH，溶液不可能呈中性，D项错误。2欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是()AAg和AgCl溶液BAg和AgNO3溶液CPt和Ag2CO3溶液 DPt和Ag2SO4溶液解析：选B镀层金属银作阳极，电镀液为含镀层金属离子的AgNO3溶液作电解质溶液。3利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以粗铜为阳极，以Cu
11、SO4溶液为电解液B电解时阴极发生还原反应C粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu2e=Cu2D电解结束后，电解质溶液的浓度保持不变解析：选AB电解时精铜为阴极，粗铜为阳极，A项正确；溶液中Cu2在阴极上得电子，发生还原反应，B项正确；粗铜应该连接电源正极，C项错误；阳极上Fe、Zn、Cu失电子，阴极上只有Cu2得电子，电解结束后，电解质溶液中的Cu2浓度减小，D项错误。4把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、三氧化二铝的三个电解槽串联，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 B32lC631 D632解析：选D假设电路中通过1 mol 电子，根据KK(得1e)、Mg2M
12、g(得2e)、Al3Al(得3e)，析出K、Mg、Al的物质的量分别为、，物质的量之比为632。5.如图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：(1)电源A上的a为_极。(2)滤纸B上发生的总化学方程式为_。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀铜，接通K，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为_，电极f上发生的反应为_，槽中放的电镀液可以是_(填一种电解质溶液即可)。解析：(1)电解NaCl溶液时阴极发生反应2H2e=H2，生成NaOH遇酚酞变红色，所以电源b为负极，a为正极。(3)接通K，e为电镀池的阳极，为金属铜，发生反应Cu2
13、e=Cu2，电镀液为含Cu2的电解液，f为阴极，发生反应：Cu22e=Cu。答案：(1)正(2)2NaCl2H2O2NaOHCl2H2(3)Cu2e=Cu2Cu22e=CuCuSO4溶液一、单项选择题1下列描述中，不符合生产实际的是()A电解法精炼铜，用粗铜作阳极B电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极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：选BA项，电解法精炼铜，粗铜为阳极，纯铜为阴极，正确；B项，用铁作阳极，阳极上铁被氧化，应使用惰性电极，错误；C项，用涂镍碳钢网作阴极，阴极材料不反应，正确；D项，电镀时，镀层金属作阳极，用锌作阳极，电解液为含有锌离子的电解质溶液，正确。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解析：选A电镀时，通常镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。3电解CuSO4溶液时，若要达到以下三点要求：阳极质量减少；阴极质量增加；溶液中c(Cu2)不变。可选用的电极是()A
