（名师整合）【学案导学设计】2014-2015学年高中化学（同步讲练+学案）（全册打包57套）鲁科版选修4
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（名师整合）【学案导学设计】2014-2015学年高中化学（同步讲练+学案）（全册打包57套）鲁科版选修4,名师,整合,学案导学,设计,学年,高中化学,同步,打包,57,鲁科,选修
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- 1 - 第 2 课时 电解原理的应用 学习目标定位 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。 1用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是 2H 2e =，阳极反应式是 2 2e=，电解的化学方程式是 22=通电 2 。电解后溶液的 欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是 体 。 2在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。 (1)若两极均为 阳极反应式是 4 4e =2，阴极反应式是 2 4e=2 电解的化学方程式是 22=通电 2 2 (2)若两极均为铜片，则阳极反应式是 2e =，阴极反应式是 2e =解过程中溶液的浓 度变化是 不变 。 (3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是 2e =，电解过程中两极的变化是阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加 。 探究点一 电解原理的应用 1电解饱和食盐水 (1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 、 、 H 、 。通电时 、 H 移向阴极， H放电， 、 移向阳极， 放电。电极反应式为 阳极： 2 2e = 氧化 反应 ) 阴极： 2H 2e = 还原 反应 ) 因 H 放电，导致水的电离平衡 向右移动，致使生成 (2)电解的总反应式 化学方程式： 22=通电 2 离子方程式： 2 2=通电 2； 工业上习惯把电解饱和食盐水叫做 氯碱工业 。 - 2 - 2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。其电解池的构成是用 粗铜 作阳极，用 纯铜 作阴极，用 电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为 2e =、 2e =、 2e =等，阴极为 2e = (3)电解精炼铜的原理是 粗铜中比铜活泼的金属 失去电子，产生的阳离子残留在溶液中， 不比铜活泼的金属 以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。 3电镀 (1)根据图，回答下列问题： 电极反应式 阳极： 2e =； 阴极： 2e = 可观察到的现象是 铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解 。 硫酸铜溶液浓度的变化是 不变 。 (2)电镀 电镀是应用 电解 原理，在金属表面镀上一薄层其他 金属 或 合金 的方法。 电镀池的构成：一般都是用 含有镀层金属离子的电解质溶液 作电镀液；把 镀层金属 浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极； 待镀金属制品 与直流电源的负极相连，作阴极。 归纳总结 (1)氯碱工业：用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取 以它们为原料生产一系列化工产品 。 (2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液 (3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积 (如精炼镍时 。 活学活用 1关于电解氯化钠水溶液 (铁作阴极、石墨作阳极 )，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 液，溶液呈棕黄色 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，将全部电解质溶液转移到烧杯中，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： 2 2e = - 3 - 阴极： 2H 2e = 总反应： 22=通电 2 对照分析选项， 极附近的溶液中会溶有少量的 加 2I =2，溶液呈棕黄色， 极附近产生大量的 ，滴加酚酞后附近溶液变红色， 解后生成 液呈碱性， 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 A 解析 本题考查的是电镀的原理。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。 探究点二 电解的有关计算 1将两支惰性电极插入 电电解。 (1)当有 0 3 H 放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是 _。 (2)若溶液的体积为 1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出 5.6 2时，溶液的 _。 答案 (1)g (2)3 解析 (1)用惰性电极电解 极反应为阴极： 2 4e =2极： 4 4e = 2有 0 3 H 放电时，生成标准状况下的 .6 时转移电子为 0 3 在阴极上析出 3210 3 g。 (2)阳极： 4 4e =2 4 1 n 0 3 1 n 0 3 耗 0 3 H ，生成 0 3 则 H 0 3 0 3 1 0 3) 3。 2用惰性电极电解 M(阴极上增重 a 阳极上同时产生 b L(标准状况 )而可 知 _，溶液的 _(均用含有 a、 b、x 的代数式表示 )。 - 4 - 答案 析 由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有 a x b 14 ，或由关系式4M得 x4 ，均可解出 M g 1。又由 4H 可知： H 4 2514b 1，则 归纳总结 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 物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法： (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。 活学活用 3把两支惰性电极插入 500 电电解。当电解质溶液的 设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略 )，电极上应析出银的质量是 ( ) A 27 B 54 C 108 D 216 案 B 解析 由电子得失守恒知， e H 以 n( n(H )。 ，产生的 H 的物质的量可由 H 10 3 1，所以n( n(H ) 10 3 1 510 4 m( n( M 510 4 08 g 1 g 54 4在 100 2石墨作电极进行电解，两极上均收集到 气体 (标准状况下 )，则原混合液中， 的物质的量浓度为 ( ) A 1 1 B 2 1 C 3 1 D 4 1 答案 A 解析 分析电解 两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为.1 H 失去 0.4 得到 0.2 - 5 - 由电子得失守恒知，还有 0.2 得到的，故 的物质的量是 0.1 的物质的量浓度为 0.1 0 3 L 1 1。 1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 答案 A 解析 电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的 用 发生反应 2e =， 移动到阴极上发生反应 2e =得到的 2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 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成分判断正确的是 ( ) A 案 B 解析 有关反应有 22=通电 2 ， 2=阳极生成 极生成 使二者充分作用， 而推知电源 毒液的主要成分是 - 6 - 3利用电解法可将含有 列叙述正确的是 ( ) A电解时以精铜作阳极 B电解时阳极发生还原反应 C精铜连接电源负极，其电极反应式是 2e = D电解后，电解槽底部会形成含少量 答案 D 解析 电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解， 得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应， A、 B、 活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的 失去电子，变成 、 进入溶液，然后是铜失去电子，变成 进入溶液，因 金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥， 4如图所示的 A、 1的 .1 1的 行电解。 a、 b、 c、 ) A 2241 B 1121 C 2111 D 2121 答案 A 解析 由电解规律可知 ： a、 b、 u， g， 2。由电子守恒可得出： 2e 212以 a、 b、 c、 12 12 2241 。 5右图是电解氯化钠溶液 (含酚酞 )的装置。 有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。 (1)_。 (2)电解过程中观察到的现象 _。 (3)确定 _。 (4)电解总反应的离子方程式为 _。 (5)若将 出在电解过程中 _。 答案 (1)阴极 (2)两极均有气泡产生； b 极区溶液变为浅黄绿色 - 7 - (3)用湿润的淀粉 纸变蓝的就是 4)2 2=通电 2 (5)底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色 解析 根据电子的流向，可以判断 负极，因此， 么 物为 验 将 失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出 H 结合，首先生成 H)2沉淀，然后沉淀转化为 H)3。 基础过关 一、电解原理的应用 1在冶金工业中，常用电解法得到钠、镁、铝等金属，其原因是 ( ) A都是轻金属 B都是活泼金属 C成本低廉 D这些金属的化合物熔点较低 答案 B 解析 金属冶炼方法的选取主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属离子很难被其他还原剂还原，只能用电解方法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。 2火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质 (如锌、金和银等 )，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼 法将粗铜提纯。在电解精炼时 ( ) A粗铜接电源负极 B纯铜作阳极 C杂质都将以单质形式沉积到池底 D纯铜片增重 g，电路中通过电子为 案 D 解析 电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以 A、 比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉积到池底， n(e )g 12 3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 ( ) A B C D - 8 - 答案 B 解析 电镀槽中，要求镀件作阴极，可用镀层金属作阳极，利用其在阳极溶解提供镀层金属，也可用惰性电极材料作阳极，镀层金属则由电镀液提供；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液，由于 A、 C、 有 4用 .1 和 溶液，阴极析出固体物质的质量 m(g)与溶液中通过电子的物质的量 n (系如图。则离子的氧化能力由大到小排列正确的是( ) A H B H C H D H 答案 D 解析 本题的解题信息在图像中：一通电就有固体析出，且通过 0.2 没有固体析出了，说明是 放电的结果， 不放电，故选 D。 5某溶液中含有 溶质 们的物质的量之比为 31 。用石墨作电极电解此溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是 ( ) A阴极只析出 阳极先析出 析出 电解最后阶段为电解水 D溶液 后为 7 答案 D 解析 电解质溶液中， n() n() n( ) 331 ，开始电解产生 时生成 中和 生成 多，最后相当于电解水，因而 ，阴极只生成 个阶段分别为电解 6观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是 ( ) - 9 - A装置 工业上可用于生产金属钠，电解过程中石墨电极产生金属，此法也可用于生产活泼金属镁、铝等 B装置 中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜，并且检流 计示数不断变小 C装置 中的离子交换膜只允许阳离子、阴离子和小分子水通过 D装置 的待镀铁制品应与电源正极相连 答案 B 二、电解的有关计算 7用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给 0.2 子时停止通电。若此溶液体积为 2 L，则常温下所得电解质溶液的 ) A 1 B 8 C 13 D 14 答案 C 解析 常温下电解食盐水时供给 0.2 消耗的 H 为 0.2 时产生 0.2 液体积为 2 L， 13。 8将含 0.4 .4 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到 0.3 ，求在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是 ( ) A B C D 答案 A 解析 阴极： 0.3 得到 0.6 阳极：失去的电子数也应为 0.6 2e = 0 4 0.4 0.2 4e =2 0.2 到 2共 况下的体积为 。 9以惰性电极电解 阳极上产生气体的物质的量为 阴极上析出 ) A g B g C g D g 答案 B 解析 22=通电 2 2 m( 4 g 1 g。 - 10 - 10在水中加等物质的量的 、 、 、 、 、 ，将该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为 ( ) A 08 B 16207 C 81 D 108答案 C 解析 溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀， =、 =，最后溶液就成了 ；而电解 质就是电解水，电解方程式为2=通电 2 。氧化产物和还原产物的质量之比为 m( m( (1 2 g1)(2 g 1) 81 ，即 11常温下用石墨作电极，电解 100 .1 1的 和 0.1 1的 某一电极上生成的气体在标准状况下体积为 时，假设溶液体积不变，下列说法正确的是 ( ) A阴极增重 1.4 g B所得溶液 案 B 解析 阴极可以放电的离子依次为 g 、 ，阳极可以放电的阴离子只有 。 (1)当阳极生成 路中通过电子： n(e ) 0.2 时 、 已全部析出，质量： 08 g 1 4 g 1 g；因为当 、 全部析出以后，相 当于电解水， H 不再增加。所以生成的 H 所带电荷与 g 、 所带电荷相等。则溶液中生成 H ： H 0.3 1， 。 (2)当阴极生成 明 、 已经放电完全。阴极增重、溶液 能力提升 12金属铝的生产是以 熔融状态下进行电解： 2=750 970 通电， 请回答下列问 题： (1)冰晶石 (作用是 _。 (2)电解生成的金属铝是在熔融液的 _(填 “ 上层 ” 或 “ 下层 ”) 。 (3)阴极和阳极均由 _材料做成；电解时不断消耗的电极是 _(填 “ 阳极 ”或 “ 阴极 ”) 。 (4)铝是高耗能产品，废旧铝材的回收利用十分重要。在工业上，最能体现节能减排思想的是将回收铝做成 _(填代号 )。 a冰晶石 b氧化铝 c 铝锭 d硫酸铝 答案 (1)降低 - 11 - (2)下层 (3)石墨 (或碳素 ) 阳极 (4)c 解析 (1)化需要较多能量，加入助熔剂可节约能量，降低熔化温度。 (2)由于冰晶石 (氧化铝熔融物密度比铝的小，所以铝在熔融液的下层。 (3)电解时阳极的碳棒被生成的氧气氧化。 (4)电解产生的铝要尽量以单质形式存在，所以将回收铝做成铝锭最好。 13电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示的电解池，其中 为惰性电极，则： (1)若 a 为 电解时的化学反应方程式为 _。 (2)若电解含有 00 阳极产生 672 准状况下 )气体时，溶液的 _(假设电解后溶液体积不变 )。 答案 (1)22=通电 2 22)1 解析 (1)用惰性电极电解 极 放电，阴极 放电，故电解时既电解溶质又电解溶剂，由此可得电解反应式。 (2)电解混合溶液时，阳极上 先放电， 2 2e =， l 只能生成 448 移 共生成 672 体，说明还有 224 据反应 4 4e =2可知又转移 电解 过程中共转移 极上 先放电，电极反应式为 2e =有 ，恰好完全电解，由此可得整个电解过程中消耗了 H ，根据水的电离可知溶液中 H的物质的量为 H 0.1 1， 1。 14如图所示，甲、乙为相
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