《2021_2021学年高中化学第1章化学反应与能量转化第2节电能转化为化学能__电解第2课时电解原理的应用学案修订》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021_2021学年高中化学第1章化学反应与能量转化第2节电能转化为化学能__电解第2课时电解原理的应用学案修订（9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 学习目标： 1. 运用电解原理分析电解食盐水、铜的电解精炼， 以及电镀的内容。 ( 重点 )2. 了解电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。 自 主 预 习探新 知 1电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 (1) 装置 (2) 现象 阳极上：产生黄绿色气体。 阴极上：产生无色气体，溶液变红色。 (3) 原理分析及电极反应 电解时， Cl 、OH移向阳极， Na、H 移向阴极。 阳极离子放电顺序：Cl OH 。 电极反应： 2Cl 2e =Cl2，氧化反应。 阴极离子放电顺序：H Na。 电极反应： 2H 2e=H 2，还原反应。 (4) 电池反应化学方
2、程式 2NaCl 2H2O= 通电 2NaOH Cl2 H2。 离子方程式：2Cl 2H2O= 通电 2OH Cl2 H2。 微点拨： 氯碱工业中，为避免电解产物H2与 Cl2、Cl2与 NaOH 的反应，常用阳离子交换 膜将两极溶液分开，阳离子能通过阳离子交换膜，阴离子不能通过。 2铜的电解精炼 (1) 装置 (2) 粗铜成分 主要成分：Cu 。 杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni 等。 比铜不活泼的有Ag、Pt、Au 等。 (3) 电极反应 微点拨： (1) 粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等，但两 电极通过的电量相等。 (2) 电解过程中，阴离子浓度不变
3、，Cu 2浓度减小， Fe2、Zn2、 Ni2浓度增大。 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：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。 (3) 根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案 电镀 原理 阳极： Cu 2e =Cu2 阴极：Cu 2 2e =Cu 电镀 方案 电极材料 阳极：铜片 阴极：铁钉 电镀液CuSO 4溶液 镀件铁钉 微点拨： 电镀的特点：“一多、一少、一不变”。 (1) 一多：是指阴极上有镀层金属沉积； (2) 一少：是指阳极上有镀层金属溶解； (3) 一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。 基础
4、自测 1判断对错 ( 对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。) (1) 氯碱工业中，阳极区产生H2和 NaOH 。( ) (2) 用铜作电极电解NaCl 溶液可以得到H2、Cl2、NaOH 。( ) (3) 精炼铜装置中，粗铜作阴极，精铜作阳极。( ) (4) 精炼铜过程中，电解质溶解中c(Cu 2) 不变。 ( ) (5) 电镀装置中，镀件作阴极，待镀金属作阳极。( ) (6) 电镀过程中，电解质溶液的浓度减小。( ) 提示 (1) 氯碱工业中，阴极区产生H2和 NaOH ，阳极区产生Cl2。 (2) 电解 NaCl 溶液 Cu作阳极时，阳极反应式为Cu2e =Cu2。 (3) 精炼铜装置
5、中，粗铜作阳极，精铜作阴极。 (4) 精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu 2) 减小。 (5) (6) 电镀过程中，电解质溶液的浓度不变。 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 =Cu2 D阴极反应都只有Cu 22e=Cu DA 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 =Zn 2的反应。 合 作 探 究攻重 难 氯碱工业反应原理 按如图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和NaCl 溶液 ( 同时滴入
6、几滴酚 酞) 。 思考交流 1实验所用的电极材料为石墨，能否更换为活泼金属材料？ 提示 阴极可以更换为活泼金属材料，但不能更换为金属铝等可以与强碱发生反应的 金属电极；阳极必须用惰性电极。 2用惰性电极电解饱和NaCl 溶液的过程中，收集到的Cl2的体积一般少于H2的体积， 请分析原因。 提示 Cl2在水中的溶解度比H2大，且 Cl2会与电解产生的NaOH 反应而被消耗。 3接通电源后，哪个电极附近的颜色发生了变化？为什么？ 提示 接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O 电离出的H 放电，使 c(OH ) 增 大，即阴极区产生碱，使酚酞变红色。 4为了避免电极产物Cl2与 NaOH 之间发
7、生反应，氯碱工业中常采取什么措施？ 提示 氯碱工业生产中，常采用阳离子交换膜将两极产物隔离。 对点训练 1 如图中能验证饱和食盐水( 含酚酞 ) 的电解产物的装置是( 下列各图中的电极均为惰性 电极 )( ) D 电解饱和食盐水时，阳极产物是Cl2，阴极产物是H2、NaOH ，根据图中的电子流向 先确定装置中电源的正、负极， 从而确定电解池的阴、阳极，然后判断电极产物以及检验方 法， D选项符合题意。 教师备选 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
8、成分判断正确的是( ) Aa 为正极， b 为负极； NaClO和 NaCl Ba 为负极， b 为正极； NaClO和 NaCl Ca 为阳极， b 为阴极； HClO和 NaCl Da 为阴极， b 为阳极； HClO和 NaCl B 有关反应有2NaCl2H2O= 通电 2NaOH H2 Cl2， Cl22NaOH=NaCl NaClO H2O，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 。 2以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水，下列关于这两个电解池的说法正确的是 ( ) A
9、阳极电极反应式相同 B电解结束后所得液体的pH相同 C阴极反应式相同 D通过相同电量时生成的气体总体积相等( 同温同压下 ) C 以石墨为电极电解水时，阳极反应为2H2O4e =4HO 2，以石墨为电极电解 饱和食盐水时，阳极反应为2Cl 2e =Cl2，两个电解池的阳极电极反应式不同，A 项 错误； 电解水时液体的pH不变， 电解饱和氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液 pH变大，所以 电解结束后两个电解池中所得液体的pH 不同， B 项错误；以石墨为电极分别电解水和饱和 食盐水时，阴极都发生反应2H 2e=H 2，所以阴极电极反应式相同，C 项正确；设两 电解池在电解过程中转移电子的物质的量均为
10、4 mol ，则依据电解方程式2H2O= 通电 2H2 O2可得，电解水时生成3 mol 气体，依据电解方程式2NaCl2H2O= 通电 2NaOH Cl2 H2 可得，电解饱和食盐水时生成4 mol 气体， D项错误。 3如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图( 所用电极均为惰性电极) 。下 列说法不正确的是 ( ) A从 E口逸出的气体是H2 B从 B口加入含少量NaOH 的水溶液以增强导电性 C标准状况下每生成22.4 L Cl 2，便产生2 mol NaOH D电解一段时间后加适量盐酸可以使电解液恢复到电解前的浓度 D 由钠离子的移动方向可以确定左边电极为阳极，右边电极为阴极。
11、阴极发生还原反 应，氢气从E口逸出， B口应补充水， D口得到氢氧化钠浓溶液，A 、 B项正确。电解饱和食 盐水的化学方程式为2NaCl2H2O= 通电 2NaOH H2 Cl2， 当有 1 mol 氯气生成时， 有 2 mol 氢氧化钠生成， C项正确。 电解过程中减少的是氢气和氯气且二者物质的量之比为1 1，因 此补充适量的氯化氢气体可以使电解液恢复到电解前的浓度，D项错误。 电镀与电解精炼铜的区别与联系 观察下列两个装置的特点，回答相关的问题。 思考交流 1上述两装置的电极反应是否完全相同？说明理由。 提示 不相同。 电镀池阳极反应为：Cu2e =Cu2，电解精炼铜装置阳极反应为 Fe
12、2e =Fe2、Zn2e=Zn2、Ni2e =Ni 2、 Cu 2e=Cu2。 2电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度如何变化？ 提示 由于阳极上溶解的金属为Fe、Zn、Cu等，而在阴极上只有Cu析出， 根据电子 守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO 4的浓度逐渐减小。 3若给铁制品上镀上一层锌，你选择哪些溶液作电解液？锌及铁制品各与直流电源的 什么电极相连接？ 提示 ZnCl2溶液或 ZnSO4溶液或 Zn(NO3)2溶液。 锌与直流电源正极相连，铁制品与直 流电源的负极相连。 对点训练 题组一铜的电解精炼 1用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是( ) A用铜片连接
13、电源的正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物 B 用电解法提取氯化铜废液中的铜时，铜片可作阴极， 阳极一般用惰性材料，阴极反 应式为 Cu 22e=Cu ，阳极反应式可能为 2Cl 2e=Cl 2， B项方案正确。 2以 CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜( 含 Al、 Zn、Ag、Pt、Au等杂质 ) 的电解精炼， 下列说法正确的是( ) A电能全部转化为化学能 B粗铜接电源正极，发生还原反应 C溶液中Cu 2向阳极移动 D利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 D 粗铜的电解精炼时，电能不可能全部转化为化学能
14、，A错误；粗铜作阳极与电源正 极相连，发生氧化反应，B错误；溶液中的Cu 2向阴极移动， C错误；不活泼金属Ag、 Pt、 Au等金属在阳极沉积，可以回收，D正确。 教师备选 金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt 杂质，用电解法制备高纯度 的镍，下列叙述中正确的是 ( ) A阳极发生还原反应，电极反应式为：Ni 22e =Ni B电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe 2和 Zn2 D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和 Pt DA 项，阳极应发生氧化反应。C项，溶液中的阳离子主要为Ni 2 ，根据金属原子的 还原性和金
15、属阳离子的氧化性顺序，阳极反应为Zn2e =Zn2，Fe2e =Fe 2，Ni 2e =Ni2， Cu、Pt 在该条件下不失电子，阴极反应为 Ni 22e=Ni，Fe2、Zn2在该条件 下不得电子。 B 项，比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni 的相对原子质量不等，当两极通过相 同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等。 题组二电镀 3在铁制品上镀上一定厚度的银层，以下设计方案正确的是( ) 【导学号： 41722029】 A银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有银离子 B铂作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离子 C银作阳极，铁制品作阴极，溶液含有亚铁离子 D银作阴极，铁制品作阳极，溶液含有银离
16、子 A 应选镀层金属银作阳极，待镀金属作阴极， 含镀层金属 Ag 的溶液作电镀液， 即 AgNO 3 溶液作电镀液。 4利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( ) 【导学号： 41722030】 A通电后， Ag 向阳极移动 B银片与电源负极相连 C该电解池的阴极反应可表示为Ag e=Ag D当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初 C 铜牌上镀银，银片为阳极，Ag 向阴极移动，阴极反应为 Ag e =Ag 。由于实验 中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag 均会溶解，铜牌不可能恢复 如初。 当 堂 达 标固双 基 1下列图示中关于铜电极的连接错误的是( ) C 在镀件上镀铜时，
