高中化学 1.2.2 电解原理的应用课件1 鲁科版选修4-鲁科版高中选修4化学课件

1、第2课时 电解原理的应用第2节 电能转化为化学能电解1了解电解原理在金属冶炼、氯碱工业和电镀等生产、生活中的应用。2能正确书写电解NaCl溶液、电解精炼铜的电极反应式。学习目标在日常生活中我们使用的炊具、餐具有不锈钢的，你知道是如何在金属的表面盖上防护层的吗？1电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气按图装置,在U形管里倒入饱和食盐水,插入一根石墨棒作阳极,一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞溶液,并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。新知预习接通直流电源后,观察到管内发生的现象为阳极上产生的黄绿色气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,阴极上有气泡产生并伴随阴极区显红色,阳极产物为氯气;阴

2、极产物为氢气和氢氧化钠。写出电极反应式及电解的总化学方程式、离子方程式:2铜的电解精炼电解法制精铜时,以精铜作阴极,粗铜作阳极,硫酸酸化的硫酸铜溶液作电解液;阴极反应式:Cu2+2e- Cu,阳极主要反应式:Cu-2e- Cu2+;作为杂质的较活泼金属氧化后的阳离子留在电解液中,比铜不活泼的金属杂质则沉积在阳极底部,形成阳极泥,其主要成分是银、金、铂。3电镀(1)电镀就是应用电解原理,在金属表面上镀上一薄层金属或合金的过程。(2)电镀的主要目的是增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。(3)电镀的一般规律:在电镀槽中,阴极材料为镀件,阳极材料为镀层金属,电镀液为含镀层金属离子的溶液。

3、用如图所示装置实现电镀,请写出电极反应式:阴极:Cu2+2e-=Cu，阳极:Cu-2e-=Cu2+,电镀时溶液中Cu2+浓度不变(填“变大”“变小”或“不变”)。预习交流能否利用下图装置生产漂白液?电源a、b极分别是何种电极?能否写出产生漂白液的电解反应?一电解食盐水活动与探究按如图所示装置,向U形管中加入饱和食盐水,两端各加一滴酚酞溶液,插入两根石墨棒作电极,接通直流电,将一条湿润的碘化钾淀粉试纸置于阳极管口,将一小试管套在阴极支管上收集并检验气体。课堂互动探究请根据观察到的现象推测溶液中的离子在直流电作用下的放电顺序是怎样的?请写出电极反应式和电解方程式。现象:两碳棒上均有气泡产生,湿润的

4、碘化钾淀粉试纸变蓝色,试管中收集到的气体靠近火焰时可听到爆鸣声,U形管左端的溶液变红色。推测:氯化钠溶液中有Na+、H+、OH-、Cl-四种离子,在直流电作用下,Na+、H+向阴极移动,H+得电子生成氢气;OH-、Cl-向阳极移动,Cl-失电子生成氯气。思考与交流如何判断电解过程中的电极产物?判断电解过程中电极产物的依据:电极材料的性质和离子放电顺序。离子放电顺序取决于离子本身的性质及其浓度。阳极:若为惰性电极,则阴离子放电(失电子,发生氧化反应),放电顺序为S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-。若为活泼电极,则电极本身失去电子而放电,电极溶解(因为活泼电极的还原性几乎大于一切阴离子)

5、。阴极:无论是惰性电极,还是活性电极,阴极总是受到保护,不会参与电极反应,始终为阳离子放电(得电子,发生还原反应),放电顺序(金属活动性顺序的反向)为Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H2O)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。因此,判断电解过程中的电极产物的步骤:分析电解质溶液的组成,找全离子(包括水电离出的H+及OH-)并分为阴、阳两组;分析离子的放电顺序;确定电极,写出电极反应式。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。放电顺序取决于离子本身的性质,也与离子浓度及电极材料有关。电解时所使用的电极分为两类:一类为惰性电极,只导电(如铂、石墨等

6、),并不参与反应;另一类为活性电极(除铂、金及在电解时很易钝化的铅等以外的金属)。活性电极若作阴极,只起导体的作用;若为阳极,发生氧化反应的往往是电极本身。当电解质溶液中的溶质为阳极材料的盐溶液时,电解池即成为电镀池或电解精炼池。电极上物质的变化情况以及电子的转移情况用电极反应式来表示,当电解质溶液中存在多种阳离子或者多种阴离子时,电解质溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的,称之为放电顺序。归纳总结二铜的电解精炼活动与探究火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等),其性能远不能达到工业应用的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯,电解精炼铜如图所示:阴极反应:Cu2+2e-=Cu

7、;阳极反应:Zn-2e-= Zn2+、Cu-2e- = Cu2+等,粗铜中的锌等较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液并留在溶液中。思考与交流一般的电镀池与铜的电解精炼池的组成是什么?一般电镀池的组成:待镀的金属制品作阴极,镀层金属作阳极,含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液(即电镀液)。铜的电解精炼池:用精铜作阴极,粗铜作阳极,用可溶性的铜盐溶液作电解液。粗铜中的锌、镍、铁等较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液并留在溶液中。不如铜活泼的银、金、铂等金属在电解过程中不发生反应,最终沉积在电解池的底部,形成阳极泥。归纳总结学习小结1在固态金属氧化物电解池中,高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO

8、是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是()课堂训练AX是电源的负极B阴极的电极反应式是:H2O+2e-H2+O2-CO2+2e- CO+O2-C总反应可表示为:H2O+CO2 H2+CO+O2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1 12在铁制品上镀一定厚度的铜镀层,以下方案设计正确的是()A铜作阳极,铁作阴极,溶液中含有铜离子B铂作阴极,铁作阳极,溶液中含有铜离子C铁作阳极,铁作阴极,溶液中含有亚铁离子D铜作阴极,铁作阳极,溶液中含有铜离子解析:根据电镀原理,在铁制品上镀铜,应该用铜作阳极,铁作阴极,溶液中含有铜离子。答案:A3用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液,通

9、电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则下列说法正确的是()A电解过程中阴极没有气体生成B电解过程中转移的电子的物质的量为0.4 molC原CuSO4溶液的浓度为0.1 molL-1D电解过程中阳极收集到的气体体积为1.12 L解析:由2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2知,如CuSO4未电解完,加CuO即可复原,而Cu(OH)2相当于CuOH2O,故CuSO4电解完后,还电解了部分水。电解析出了0.1 mol Cu,转移电子0.2 mol,而电解0.1 mol H2O转移电子0.2 mol,故转移的电子的总物质的量为0.4 mol。答案:B4利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备,钴氧化物可通过处理钴渣获得。利用如图装置电解制备LiOH,两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为溶液(填化学式),阳极电极反应式为, 电解过程中Li+向(填“A”或“B”)电极迁移。 解析:B极产生H2,根据反应:2H+2e-