【学案导学设计】高中化学 1.2.2 电解原理的应用同步讲练 鲁科版选修4.docVIP

第2课时电解原理的应用目标要求1.了解电解饱和食盐水，铜的电解精炼，电镀的原理。2.掌握电解原理及其应用。1电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气(1)装置(2)现象阳极上：有气体产生。阴极上：有气体产生，阴极附近溶液变红。(3)原理分析及电极反应电解时u形管中，cl、oh移向阳极，h，na移向阴极。阳极离子放电顺序：cloh电极反应：2clcl22e(氧化反应)阴极离子放电顺序hna电极反应：2h2eh2(还原反应)。(4)总反应化学方程式：2nacl2h2o2naohcl2h2。离子方程式：2cl2h2oh2cl22oh。2铜的电解精炼(1)装置(2)电极反应阳极：cucu22e阴极：cu22ecu(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。知识点一氯碱工业1关于电解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，溶液呈棕色c若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色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，a错误；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，c错误；电解后生成naoh，溶液呈碱性，d错误。2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。知识点二精炼铜及电镀池3下列关于铜电极的叙述不正确的是()a在镀件上镀铜时镀件作阴极b在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极c用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极d用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极答案d解析在镀件上镀铜时，要将镀件制品作阴极，金属铜作阳极，用含有铜离子的电解质溶液作电解液，故a、b正确；用电解法精炼粗铜时，要用粗铜作阳极，纯铜作阴极，用含铜离子的电解质溶液作电解液，故c正确、d错误。4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解析此题考查的是电解的基本原理。在电解池中，阳极失去电子，化合价升高，发生氧化反应，而阴极得到电子，化合价降低，发生还原反应。题目中已经告诉氧化性：fe2ni2fenicupt(惰性金属不放电)，阴极的放电顺序为：zn2fe2ni2cu2，所以a中阳极电极反应式有：znzn22e，fefe22e，nini22e(主要电极反应)；b：由于阳极中cu和pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而zn和fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的减少不一定等于阴极质量的增加；c：溶液中除了fe2和zn2还有ni2、h等。知识点三电化学计算5.如图所示的a、b两个电解池中的电极均为铂，在a池中加入0.05 moll1的cucl2溶液，b池中加入0.1 moll1的agno3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是() a2241 b1121 c2111 d2121答案a解析由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出cu，b极上析出cl2，c极上析出ag，d极上析出o2。由电子得失守恒可得出：2ecucl22ago2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比1122241。6用惰性电极电解m(no3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b l氧气(标准状况)，从而可知m的相对原子质量为()a. b. c. d.答案c解析本题意在考查学生对电解原理的理解，并以电解原理为素材，考查学生思维的敏捷性。由题干可知，在用惰性电极电解硝酸盐溶液时，两极发生的反应是：阳极4oh2h2oo24e阴极mxxem已知阳极上有b l氧气(标准状况)生成，其物质的量为 mol，从阳极反应来看，应有mol电子转移，因此在阴极上也应有同样物质的量的电子转移，设ar(m)为m的相对原子质量，则ar(m)。练基础落实1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成分判断正确的是() aa为正极，b为负极；naclo和naclba为负极，b为正极；naclo和naclca为阳极，b为阴极；hclo和naclda为阴极，b为阳极；hclo和nacl答案b解析有关反应2nacl2h2o2naohh2cl2，cl22naoh=naclnacloh2o，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，消毒液主要成分是nacl、naclo。2.如图所示，在一u形管中装入含有紫色石蕊的na2so4试液，通直流电，一段时间后u形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”，从左到右颜色的顺序是() a蓝、紫、红 b红、蓝、紫 c红、紫、蓝 d紫、红、蓝答案c解析用惰性电极电解na2so4溶液，实际上是电解水，其两极反应式为阴极：4h4e2h2阳极：4oh2h2oo24e故阴极区域富集oh，溶液呈碱性，使石蕊试液变蓝色；阳极区域富集h，溶液呈酸性，使石蕊试液变红色。3在铁片上镀银时，下列叙述中正确的是()将铁片接在电源的正极上将银片接在电源的正极上 在铁片上发生的反应是ageag在银片上发生的反应是4oho22h2o4e可用硫酸亚铁溶液做电镀液可用硝酸银溶液为电镀液a b c d答案b解析铁片上镀银，银作阳极，铁作阴极，分别发生agage，ageag，电镀液应含有ag。4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2.56 g，电路中通过的电子为0.08 mol答案d解析电解精炼铜时，用粗铜作阳极，用精铜作阴极，所以a、b不正确；锌比铜活泼，失电子变成锌离子进入溶液中，金、银不活泼，以单质形式沉淀到池底，c不正确；n(e)20.08 mol，d正确。练方法技巧5在25时，将2个铜电极插入到一定的na2so4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a mol气体时，溶液中析出了b mol的结晶水合物na2so410h2o，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是()a. b. c. d.答案c解析电解发生的电极反应：阳极为cucu22e，阴极为2h2eh2。电解时总的化学反应方程式为cu2h2ocu(oh)2h2，阴极逸出a mol h2，水被电解了2a mol，根据溶解度知识，不难求出答案为c。如果将题中的铜电极换作铂电极，只改一个字，其电解的总反应方程式即为2h2o2h2o2，阴极逸出a mol h2，水被电解了a mol。可见因一字之差(“铜”与“铂”)，答案各异。由此再次强调提高审题的准确性是多么的必要。6如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：(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cuso4_。(3)若a中kcl溶液的体积也是200 ml，电解后溶液中仍有cl，则电解后溶液的ph_。答案(1)负(2)0.025 moll1(3)13解析要注意电解的阶段性。如含cl的溶液中cl电解完后继续通电会使oh放电，cu2在阴极上被电解完全后h又会放电等。电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。(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是h2，即cu2全部在阴极放电后，h接着放电产生了112 ml h2，则通过0.01 mol电子时，cu2已被电解完。由2ecu，可知n(cu2)0.005 mol，则：c(cuso4)0.005 mol0.2 l0.025 moll1。(3)由4e4oh知，a中生成0.02 mol oh，则：oh0.1 moll1，ph13。练综合拓展7氯碱厂电解饱和食盐水制取naoh的工艺流程示意图如下：依据上图，完成下列填空：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为_，与电源负极相连的电极附近，溶液ph_(选填“不变”、“升高”或“下降”)。(2)工业食盐中含ca2、mg2等杂质，精制过程中除去这些杂质时发生反应的离子方程式为_、_。(3)如果粗盐中so含量过高，必须添加钡试剂除去so，该钡试剂可以是_(填写字母序号，下同)。aba(oh)2bba(no3)2cbacl2(4)为有效除去ca2、mg2、so，加入试剂的合理顺序为_。a先加naoh，后加na2co3，再加钡试剂b先加naoh，后加钡试剂，再加na2co3c先加钡试剂，后加naoh，再加na2co3(5)脱盐工序中利用naoh和nacl在溶解度上的差异，通过_、冷却、_(填写操作名称)除去nacl。(6)用隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止cl2与naoh反应；采用无隔膜法电解冷的食盐水时，cl2与naoh充分接触，得到的产物仅是naclo和h2，则与该反应相应的化学方程式为_。答案(1)2clcl22e升高(2)ca2co=caco3mg22oh=mg(oh)2(3)ac(4)bc(5)蒸发过滤(6)naclh2onacloh2(或2nacl2h2oh2cl22naoh；cl22naoh=naclnacloh2o)解析(1)电解饱和食盐水，与电源正极相连的电极为阳极，电极反应式是2clcl22e；与电源负极相连的电极为阴极，电极反应式是2h2eh2，消耗h，产生oh，所以溶液的ph升高。(2)除去ca2：ca2co=caco3，除去mg2：mg22oh=mg(oh)2，由于mg(oh)2的溶解能力小于mgco3，所以mg2与co、oh混合时，一般是生成mg(oh)2沉淀。(3)除去so，应选择ba2，如果加入ba(no3)2，溶液中会引进新的杂质，