《高中化学 专题五 电化学问题研究 课题2 电解与电镀（第2课时）课件 苏教版选修6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 专题五 电化学问题研究 课题2 电解与电镀（第2课时）课件 苏教版选修6（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课题课题2电解与电镀电解与电镀学习目标学习目标1.通通过过电电解解饱饱和和食食盐盐水水实实验验，加加深深对对电电解解原原理理的的理解。理解。2.通过铁钉镀锌实验，加深对电镀原理的认识。通过铁钉镀锌实验，加深对电镀原理的认识。3.学学习习设设计计简简单单的的电电解解、电电镀镀装装置置；体体会会观观察察和和分析实验现象对于化学研究的重要性。分析实验现象对于化学研究的重要性。 课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用课课题题2一、实验原理一、实验原理1电解电解电电流流通通过过电电解解质质溶溶液液在在阴阴、阳阳两两极极引引起起_反反应应的的过过程
2、程叫叫做做电电解解。把把_转转变变为为_的的装装置置叫叫做做电电解解槽槽或或电电解解池池。与与直直流流电电源源的的负负极极相相连连的的电电极极是是电电解解池池的的_极极(发发生生_反反应应)，与与直直流流电电源源的的正正极极相相连连的的电电极极是是电电解解池池的的_极极(发发生生_反反应应)。通通电电时时，电电子子从从电电源源的的负负极极流流出出，并并沿沿导导线线流流回回电电源源的的正正极极，可可在在两两极极分分别别得得到不同的产物。到不同的产物。氧化还原氧化还原电能电能化学能化学能阴阴还原还原阳阳氧化氧化在在电电解解时时，电电解解质质必必须须先先_成成自自由由移移动动的的离离子子,在在通通直
3、直流流电电后后，阴阴、阳阳离离子子分分别别移移向向两两极极而而放放电电。如如果果电电解解质质溶溶液液里里含含有有不不止止一一种种阴阴离离子子或或阳阳离离子子，则离子在电极上放电有一定的顺序。则离子在电极上放电有一定的顺序。工工业业上上用用电电解解饱饱和和食食盐盐水水的的方方法法来来制制取取氢氢氧氧化化钠钠、氯气和氢气。该电解过程的电极反应为：氯气和氢气。该电解过程的电极反应为：阴极：阴极：_阳极：阳极：_总反应方程式：总反应方程式：_电离电离2H2e=H22Cl2e=Cl22电镀电镀电电镀镀是是应应用用_原原理理在在某某些些金金属属表表面面镀镀上上一一薄薄层层其其他他金金属属或或合合金金的的过
4、过程程。电电镀镀时时，待待镀镀的的金金属属制制品品作作_极极，镀镀层层金金属属作作_极极，用用含含有有 _的的溶溶液液作作电电镀镀液液。在在直直流流电电的的作作用用下下，阳阳极极发发生生氧氧化化反反应应，金金属属失失去去电电子子成成为为阳阳离离子子进进入入溶溶液液；阴阴极极发发生生还还原原反反应应，金金属属离离子子在在阴阴极极上上获获得得电电子子，沉沉积积在在镀镀件件表表面面形形成成一一层层均均匀匀、光光洁洁而而致致密密的的镀镀层层。如如在在铁铁片片上上镀镀锌锌的的电电极极反应为：反应为：阴极：阴极： _ (还原反应还原反应)阳极：阳极： _ (氧化反应氧化反应)电解电解阴阴阳阳镀层金属离子镀
5、层金属离子Zn22e=ZnZn2e=Zn2思考感悟思考感悟1若若用用铁铁棒棒作作阳阳极极，石石墨墨作作阴阴极极电电解解氯氯化化钠钠溶溶液液,情况会怎样？写出此时电解的电极反应式。情况会怎样？写出此时电解的电极反应式。【提提示示】若若用用铁铁棒棒作作阳阳极极，石石墨墨作作阴阴极极电电解解氯氯化化钠钠溶溶液液，由由于于阳阳极极铁铁棒棒参参加加电电极极反反应应：Fe2e=Fe2，而而阴阴极极反反应应不不变变，2H2e=H2，导导致致阴阴极极区区显显碱碱性性，阳阳极极产产生生的的Fe2遇遇阴阴极极区区产产生生的的OH产生白色氢氧化亚铁沉淀。产生白色氢氧化亚铁沉淀。二、实验步骤二、实验步骤1电解饱和食盐
6、水电解饱和食盐水取取一一具具支支U形形管管，向向管管内内加加入入饱饱和和食食盐盐水水，并并滴滴入入几几滴滴酚酚酞酞溶溶液液,分分别别在在两两端端插插入入铁铁棒棒和和碳碳棒棒，作作为为阴阴极极和和阳阳极极。接接上上直直流流电电源源(69 V)(如如图图所所示示)，观观察察到到的的实实验验现现象象：铁铁棒棒上上产产生生_气气体体，铁铁棒棒附附近近的的溶溶液液变变_色色；碳碳棒棒上上产产生生_色色气气体体，该该气气体体使使碘化钾淀粉溶液变碘化钾淀粉溶液变_色。色。无色无味无色无味红红黄绿黄绿蓝蓝2铁钉镀锌铁钉镀锌(1)电电镀镀液液的的配配制制：先先向向烧烧杯杯中中加加入入50 mL蒸蒸馏馏水水，再再
7、加加入入3.5 g ZnCl2、12.5 g KCl、1.5 g硼硼酸酸，搅搅拌拌使使之溶解，调节溶液的之溶解，调节溶液的pH为为56。(2)镀镀件件的的处处理理：用用细细砂砂纸纸打打磨磨铁铁钉钉，使使铁铁钉钉粗粗糙糙的的表表面面变变得得光光滑滑，用用水水洗洗净净；把把铁铁钉钉放放入入80 2 molL1 _ 溶溶液液中中浸浸泡泡5 min，除除去去油油污污，用用水水洗洗净净；再再将将铁铁钉钉放放入入12的的稀稀盐盐酸酸中中浸浸泡泡510 s,取出，洗净。取出，洗净。(3)电电镀镀操操作作：用用烧烧杯杯作作电电镀镀槽槽，加加入入电电镀镀液液，用用_作作阳阳极极， _作作阴阴极极，接接通通6 V
8、的的直直流流电电源源，电电镀镀25 min，观观察察到到_。 NaOH锌片锌片铁钉铁钉铁钉表面有银白色铁钉表面有银白色镀层生成镀层生成思考感悟思考感悟2(1)工工业业生生产产中中为为什什么么要要对对用用于于电电解解的的饱饱和和食食盐盐水进行精制，以除去水进行精制，以除去Ca2、Mg2等杂质离子？等杂质离子？(2)电镀前对镀件预处理的目的是什么？电镀前对镀件预处理的目的是什么？【提提示示】(1)如如果果不不除除去去Ca2、Mg2等等杂杂质质离离子子，阴阴极极产产生生的的OH与与Ca2、Mg2等等离离子子结结合合成成Ca(OH)2、Mg(OH)2沉沉淀淀而而增增加加电电耗耗，缩缩短短电电极极的寿命
9、。的寿命。(2)电电镀镀前前对对镀镀件件进进行行预预处处理理，使使镀镀件件洁洁净净和和表表面面光光滑滑，使使镀镀层层能能更更好好的的附附着着在在镀镀件件上上，从从而而提提高高镀层质量。镀层质量。自主体验自主体验解解析析：选选D。从从离离子子放放电电顺顺序序可可知知，电电解解氯氯化化镁镁溶溶液液时时，在在阴阴极极只只能能是是水水电电离离出出的的H得得电电子子，得得不不到单质到单质Mg。制金属镁是电解熔融的氯化镁。制金属镁是电解熔融的氯化镁。解解析析：选选A。当当电电解解时时，活活泼泼金金属属作作阳阳极极，活活泼泼金金属属先先失失电电子子被被氧氧化化，所所以以一一般般除除电电镀镀池池外外活活泼泼金
10、金属不能作阳极。属不能作阳极。3.如如图图为为直直流流电电源源电电解解稀稀Na2SO4水水溶溶液液的的装装置置，通通电电后后在在石石墨墨电电极极a和和b附附近近分分别别滴滴加加石石蕊蕊溶溶液液，下下列列实验现象正确的是实验现象正确的是()A逸出气体的体积：逸出气体的体积：a电极的小于电极的小于b电极的电极的B一一个个电电极极逸逸出出无无味味气气体体，另另一一电电极极逸逸出出刺刺激激性性气味气体气味气体Ca电极附近呈红色，电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色电极附近呈红色要点一要点一电解的基本原理电解的基本原理1电解电解在在直直流流电
11、电的的作作用用下下，电电解解质质在在两两个个电电极极上上分分别别发发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。2电解池阴、阳极判断电解池阴、阳极判断电电解解池池阴阴、阳阳极极判判断断较较为为简简单单，根根据据外外接接电电源源的的极极性性即即可可确确定定。连连接接电电源源正正极极的的为为阳阳极极，连连接接电电源负极的为阴极。源负极的为阴极。如如果果没没有有说说明明外外接接电电源源的的电电极极，则则根根据据电电极极反反应应的的现现象象确确定定。凡凡根根据据反反应应现现象象(一一般般是是电电极极质质量量减减小小、在在惰惰性性电电极极上上生生成成氧氧气气或或氯氯气气、电电
12、极极附附近近pH降降低低等等)能能判判断断出出发发生生氧氧化化反反应应，为为阳阳极极；根根据据反反应应现现象象(一一般般是是电电极极质质量量增增加加、在在惰惰性性电电极极上上生生成成氢氢气气、电电极极附附近近pH增增大大等等)能能判判断断出出发发生生还还原原反反应，为阴极。应，为阴极。 某某 水水 溶溶 液液 中中 含含 有有 等等 物物 质质 的的 量量 浓浓 度度 的的Cu(NO3)2和和MgCl2，对对该该溶溶液液以以惰惰性性电电极极进进行行电电解解，分阶段写出电解反应的化学方程式。分阶段写出电解反应的化学方程式。【思思路路点点拨拨】以以惰惰性性电电极极电电解解电电解解质质水水溶溶液液，
13、分析电解反应：分析电解反应：例例例例1 1第一阶段阳极：第一阶段阳极：2Cl2e=Cl2阴极：阴极：Cu22e=Cu第二阶段阳极：第二阶段阳极：4OH4e=O22H2O阴极：阴极：4H4e=2H2将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。变变式式训训练练1用用惰惰性性电电极极实实现现电电解解，下下列列说说法法正正确的是确的是()A电电解解稀稀硫硫酸酸溶溶液液，实实质质上上是是电电解解水水，故故溶溶液液pH不变不变B电电解解稀稀氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液，要要消消耗耗OH，故故溶溶液液pH减小减小C电电解解硫硫酸酸钠钠溶溶液液，在在阴阴极极上上和和阳阳极极上上
14、析析出出产产物的物质的量之比为物的物质的量之比为12D电电解解氯氯化化铜铜溶溶液液，在在阴阴极极上上和和阳阳极极上上析析出出产产物的物质的量之比为物的物质的量之比为11解解析析：选选D。A错错，因因为为随随着着电电解解的的进进行行，硫硫酸酸溶溶液液的的浓浓度度逐逐渐渐增增大大，pH逐逐渐渐减减小小；B错错，因因电电解解稀稀氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液，水水逐逐渐渐减减少少，pH要要逐逐渐渐增增大大；C错错，因因为为电电解解硫硫酸酸钠钠溶溶液液，在在阴阴极极和和阳阳极极上上析析出出的的产产物物分分别别是是H2和和O2，它它们们的的物物质质的的量量之之比比为为21；D对对，因因为为电电解解氯氯化化铜铜
15、溶溶液液，在在阴阴极极和和阳阳极极上上析析出出的的产产物物分分别别是是Cu和和Cl2，物物质质的量之比为的量之比为11。要点二要点二电解饱和食盐水电解饱和食盐水例例例例2 2 下下图图能能验验证证氯氯化化钠钠溶溶液液(含含酚酚酞酞)电电解解产产物物的装置是的装置是()【解解析析】电电解解NaCl溶溶液液时时的的产产物物是是NaOH、H2、Cl2。NaOH生生成成后后存存在在于于氯氯化化钠钠溶溶液液中中，可可用用酚酚酞酞检检验验。Cl2在在流流出出电电子子的的阳阳极极上上生生成成并并在在阳阳极极上上逸逸出出，可可用用淀淀粉粉碘碘化化钾钾溶溶液液检检验验。H2在在电电子子流流入入的的阴阴极极上上生
16、生成成并并在在阴阴极极上上逸逸出出，可可用用小小试试管管收收集集后后根根据据有无爆鸣声检验。有无爆鸣声检验。【答案】【答案】D【规规律律方方法法】与与直直流流电电源源的的正正极极相相连连接接的的为为阳阳极极，阳阳极极上上发发生生氧氧化化反反应应,失失去去的的电电子子回回到到正正极极；与与直直流流电电源源负负极极相相连连接接的的为为阴阴极极，阴阴极极上上发发生生还还原反应，接受负极流出的电子。原反应，接受负极流出的电子。变变式式训训练练2某某学学生生想想制制作作一一种种家家用用环环保保型型消消毒毒液液发发生生器器，用用石石墨墨作作电电极极电电解解饱饱和和氯氯化化钠钠溶溶液液，通通电电时时，为为使
17、使Cl2被被完完全全吸吸收收，制制得得有有较较强强杀杀菌菌能能力力的的消消毒毒液液设设计计了了如如图图的的装装置置，则则对对电电源源电电极极名名称称和和消消毒毒液液的的主主要要成成分分判判断断正正确的是确的是()Aa为正极，为正极，b为负极；为负极；NaClO和和NaClBa为负极，为负极，b为正极；为正极；NaClO和和NaClCa为阳极，为阳极，b为阴极；为阴极；HClO和和NaClDa为阴极，为阴极，b为阳极；为阳极；HClO和和NaCl解解析析：选选B。本本题题从从电电极极名名称称和和电电解解后后溶溶液液的的主主要要成成分分两两方方面面进进行行设设问问。首首先先，a、b电电极极为为电电
18、源源上上的的电电极极，原原电电池池的的电电极极名名称称与与电电解解池池的的电电极极名名称称不不同同，应应为为正正极极或或负负极极，排排除除选选项项C和和D。其其次次，如如图图所所示示的的电电解解池池中中，要要使使Cl2能能被被溶溶液液“完完全全吸吸收收”，是是让让上上边边一一个个电电极极产产生生Cl2，还还是是让让下下边边一一个个电电极极产产生生Cl2？让让阳阳极极产产生生的的Cl2通通过过阴阴极极附附近近的的碱碱溶溶液液，Cl2才才能能被被完完全全吸吸收收。第第三三，电电解解池池中中产产生生Cl2的阳极对应的电源电极名称是正极。的阳极对应的电源电极名称是正极。要点三要点三铁钉镀锌铁钉镀锌电镀
19、液：含电镀液：含Zn2的盐溶液的盐溶液(如如ZnCl2浓溶液浓溶液)阳极阳极(Zn)：Zn2e=Zn2阴极阴极(铁件铁件)：Zn22e=Zn电镀过程中电解质溶液浓度不发生变化。电镀过程中电解质溶液浓度不发生变化。 在在铁铁制制品品上上镀镀一一定定厚厚度度的的锌锌层层，以以下下方方案设计正确的是案设计正确的是()A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C铁铁作作阳阳极极，镀镀件件作作阴阴极极，溶溶液液中中含含有有亚亚铁铁离离子子D锌锌作作阴阴极极，镀镀件件作作阳阳极极，溶溶液液中中
20、含含有有亚亚铁铁离离子子例例例例3 3【解解析析】根根据据电电镀镀原原理理，应应用用镀镀层层金金属属作作阳阳极极,镀镀件件作作阴阴极极，含含有有镀镀层层金金属属阳阳离离子子的的电电解解质质溶溶液液作电镀液，因此选作电镀液，因此选A。【答案】【答案】A变变式式训训练练3 金金属属镍镍有有广广泛泛的的用用途途，粗粗镍镍中中含含有有少少量量Fe、Zn、Cu、Pt等等杂杂质质,可可用用电电解解法法制制备备高高纯纯度度的的镍镍，下下列列叙叙述述正正确确的的是是(已已知知：氧氧化化性性Fe2Ni2Cu2)()A阳阳极极发发生生还还原原反反应应，其其电电极极反反应应式式为为：Ni22e=NiB电电解解过过程
21、程中中，阳阳极极质质量量的的减减少少量量与与阴阴极极质质量量的的增加量相等增加量相等C电电解解后后，溶溶液液中中存存在在的的金金属属阳阳离离子子只只有有Fe2和和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和Pt解解析析：选选D。依依据据电电解解反反应应规规律律，镍镍精精炼炼时时粗粗镍镍作作阳阳极极，发发生生氧氧化化反反应应：Ni2e=Ni2,由由于于Zn、Fe还还原原性性大大于于Ni，所所以以阳阳极极同同时时发发生生反反应应：Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Cu、Pt还还原原性性小小于于Ni，所所以以不不反反应应，故故A错错误误，D正正确确。纯纯镍镍作作
22、阴阴极极，电电解解质质溶溶液液需需含含有有Ni2，由由于于Ni2氧氧化化性性大大于于Zn2、Fe2，所所以以阴阴极极反反应应只只有有Ni22e=Ni,故故B、C错误。错误。探究整合探究整合应用用阿伏加德罗常数的测定阿伏加德罗常数的测定在在电电解解反反应应中中，电电极极上上析析出出物物质质的的质质量量(m)与与通通过过电电极极的的电电量量(Q)成成正正比比，即即与与通通过过电电解解液液的的电电流流强强度度(I)和和通通电电时时间间(t)的的乘乘积积成成正正比比。测测出出通通过过电电解解液液的的电电荷荷总总量量，可可以以算算出出参参与与反反应应的的电电子子数数和和析析出出金金属属的的原原子子数数，
23、结结合合测测得得的的析析出出物物质质的的质质量，就可算出阿伏加德罗常数量，就可算出阿伏加德罗常数(NA)。 如如图图是是可可用用于于测测量量阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数的的装装置置示示意意图图，其其中中A、B是是两两块块纯纯铜铜片片，插插在在CuSO4稀稀溶溶液液中中,铜铜片片与与引引出出导导线线相相连连，引引出出端端分分别别为为X、Y。例例例例(1)当当以以I0.21 A的的电电流流电电解解60 min后后，测测得得铜铜片片A的的质质量量增增加加了了0.25 g，则则该该图图装装置置中中的的X端端应应与与直直流流电电源源的的_极极相相连连，它它是是电电解解池池的的_极。极。(2)电电解解后后铜铜片片B的的质质量量_(填填“增增大大”、“减小减小”或或“不变不变”)。(3)列列式式计计算算实实验验测测得得的的阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数NA的的值值(已知电子电量已知电子电量e1.601019 C)。【解解析析】因因为为铜铜片片A的的质质量量增增大大，A为为电电解解池池的的阴阴极极，Cu22e=Cu，X端端应应与与直直流流电电源源的的负负极极相相连连接接。铜铜片片B则则为为电电解解池池的的阳阳极极：Cu2e=Cu2，其质量减小。，其质量减小。
