《第2课时电解精炼铜电镀》(鲁科版选修4)

1、第第2课时电解精炼铜电镀课时电解精炼铜电镀 1了解电解精炼铜和电镀的原理。了解电解精炼铜和电镀的原理。2会设计简单的电镀池。会设计简单的电镀池。3掌握活性电极的电解原理。掌握活性电极的电解原理。 一、电解精炼铜一、电解精炼铜1粗铜的成分：粗铜的成分：Cu(Zn、Ni、Fe、Ag、Au等等)2装置装置3电极反应式电极反应式(1)阳极：阳极：。(2)阴极：阴极： 。 4阳极泥阳极泥铜的电解精炼过程中，粗铜中铜的电解精炼过程中，粗铜中 金属与其他不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。溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。5电解精炼所得铜的纯度：电解精炼所得铜的纯度：CuCu

2、22e、ZnZn22e、FeFe22e、NiNi22eCu22eCu不如铜活泼的不如铜活泼的99.95%99.98%开放探究开放探究1.铜的电解精炼前后溶液中铜的电解精炼前后溶液中Cu2的浓度是否有的浓度是否有变化？为什么？变化？为什么？提示：提示：有变化。粗铜中比铜活泼的金属失电子进入溶液，有变化。粗铜中比铜活泼的金属失电子进入溶液，溶液中溶液中Cu2在阴极上得到电子析出，使溶液中在阴极上得到电子析出，使溶液中Cu2浓度减小浓度减小 。二、电镀二、电镀1目的：目的： 或改善或改善金属制品的外观。金属制品的外观。2定义：定义：应用应用的过程。的过程。增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性增强金属的抗腐蚀

3、能力、耐磨性电解原理在金属表面镀上一层其他金属或电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金合金3原理原理以铁钉表面镀铜为例：以铁钉表面镀铜为例：(1)电镀装置电镀装置(2)电极反应式电极反应式阳极：阳极： .阴极：阴极： .CuCu22eCu22eCu开放探究开放探究2.不考虑溶液中水的蒸发等损耗，电镀后，电不考虑溶液中水的蒸发等损耗，电镀后，电解质溶液的浓度有何变化？解质溶液的浓度有何变化？提示：提示：由于在相同时间内电镀池的阴、阳两极生成、消由于在相同时间内电镀池的阴、阳两极生成、消耗等量的铜，故电解质溶液的浓度保持不变耗等量的铜，故电解质溶液的浓度保持不变 1在铁制品上镀一定厚度的锌层，以

4、下方案设计合理的是在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计合理的是()A锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子B铂做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子铂做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子C铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子D锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子解析：解析：电镀时，镀层金属电镀时，镀层金属(或惰性电极材料或惰性电极材料)做阳极，镀件做阳极，镀件做阴极，含镀层金属离子的盐溶液做电解质溶液。做阴极，含镀层金属离子的盐溶液做电解质溶液。答案：答案

5、：A2火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时粗铜提纯。在电解精炼时()A粗铜接电源负极粗铜接电源负极B纯铜做阴极纯铜做阴极C杂质都将以单质形式沉积到池底杂质都将以单质形式沉积到池底D纯铜片增重纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为，电路中通过电子为0.04 mol B答案：答案：B 3下列说法正确的是下列说法正确的是()A电解饱和电解饱和NaCl溶液时，溶液时，Na向阴极移动，在阴极表面得向阴极移动，在阴极表

6、面得电子析出电子析出B电解精炼铜装置中粗铜做阴极电解精炼铜装置中粗铜做阴极C电镀池中镀层金属做阳极电镀池中镀层金属做阳极D通过电解通过电解MgCl2溶液的方法冶炼金属镁溶液的方法冶炼金属镁解析：解析：电解饱和电解饱和NaCl溶液时，放电顺序溶液时，放电顺序HNa，阴极，阴极反应为反应为2H2eH2，Na不放电；电解精炼铜时粗铜做不放电；电解精炼铜时粗铜做阳极；电镀时镀层金属做阳极；镁为活泼金属，工业上常用电阳极；电镀时镀层金属做阳极；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融解熔融MgCl2的方法冶炼的方法冶炼Mg。答案：答案：C一、电镀池与精炼池的区别与联系一、电镀池与精炼池的区别与联系 电镀池电镀池

7、精炼池精炼池定义定义应用电解原理在某此金属表应用电解原理在某此金属表面镀上一层其他金属或合金面镀上一层其他金属或合金的装置的装置利用电解原理提纯金属的利用电解原理提纯金属的装置装置装置装置举例举例电镀池电镀池精炼池精炼池形成形成条件条件镀层金属做阳极接直流镀层金属做阳极接直流电源正极，镀件接直流电电源正极，镀件接直流电源负极，做阴极源负极，做阴极电镀液必须是含有镀层电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液金属离子的盐溶液形成闭合回路形成闭合回路不纯金属做阳极，纯金不纯金属做阳极，纯金属做阴极属做阴极含该金属离子的可溶盐含该金属离子的可溶盐溶液做电解质溶液溶液做电解质溶液直流电源直流电源形成闭合回路

8、形成闭合回路电极电极反应反应(以铁上镀锌为例以铁上镀锌为例) 阳极：阳极：ZnZn22e阴极：阴极：Zn22eZn(以精炼铜为例以精炼铜为例) 阳极：阳极：Cu(粗铜粗铜)Cu22e(主要主要) 阴极：阴极：Cu22e Cu(精铜精铜)联系联系电镀池和精炼池是特定条件下的电解池电镀池和精炼池是特定条件下的电解池(1)惰性电极材料和活性电极材料。惰性电极材料和活性电极材料。惰性电极材料包括：石墨、铂、金。惰性电极材料包括：石墨、铂、金。活性电极材料：除石墨、铂、金以外的电极材料。活性电极材料：除石墨、铂、金以外的电极材料。(2)阳极上放电顺序：活性电极材料阳极上放电顺序：活性电极材料S2IBrC

9、lOH含氧酸根离子含氧酸根离子F。利用电解原理制备物质是物质制备中常利用电解原理制备物质是物质制备中常用的方法，某同学设计了一种电解法制取用的方法，某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置的实验装置(如图所示如图所示)。通电后溶液中。通电后溶液中产生白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法产生白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是中正确的是()A电源中电源中“b”为正极，为正极，“a”为负极为负极B电解池中的电解液可以是电解池中的电解液可以是NaOH溶液，但不能是溶液，但不能是NaCl溶溶液液CA、B两端都必须使用铁作电极两端都必须使用铁作电极DB电极发生的反应：电极发生的反应：

10、2H2O2eH22OH思路点拨：思路点拨：要制取要制取Fe(OH)2且较长时间不变色应解决以下且较长时间不变色应解决以下三个问题：三个问题：(1)必须有必须有Fe2和和OH。(2)Fe2可由电解提供。可由电解提供。(3)OH也必须由电解提供，因为若由电解质直接提供，开也必须由电解提供，因为若由电解质直接提供，开始阶段电解质溶液中含有少量溶解在其中的始阶段电解质溶液中含有少量溶解在其中的O2，会使生成的，会使生成的Fe(OH)2氧化而变色。氧化而变色。阳极产生阳极产生Fe2，阴极产生，阴极产生H2，由于产生的，由于产生的H2可以排出溶解可以排出溶解在溶液中的少量在溶液中的少量O2，故应，故应B极

11、产生极产生H2，所以，所以A极为阳极，其电极极为阳极，其电极材料为材料为Fe，B极为阴极，其材料无条件限制，即极为阴极，其材料无条件限制，即a为正极，为正极，b为负为负极，故极，故A、C项错误。电解质溶液若为项错误。电解质溶液若为NaOH溶液，电解开始阶溶液，电解开始阶段由于溶解在溶液的段由于溶解在溶液的O2尚未除去，会将生成的尚未除去，会将生成的Fe(OH)2氧化而变氧化而变色；电解质溶液若为色；电解质溶液若为NaCl溶液，电解初期阳极产生的溶液，电解初期阳极产生的Fe2进入进入溶液，此时不会生成溶液，此时不会生成Fe(OH)2，而阴极产生的，而阴极产生的H2可以排出溶液中可以排出溶液中溶解

12、的少量氧气，随电解的进行，溶液碱性增强，将生成溶解的少量氧气，随电解的进行，溶液碱性增强，将生成Fe(OH)2，故，故B项错误。项错误。答案：答案：D 答案：答案：BC 二、有关电解的计算二、有关电解的计算1电解的有关计算常涉及的问题电解的有关计算常涉及的问题(1)两极产物的定量计算。两极产物的定量计算。(2)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定。相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定。(3)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量。子的量。2常用的三种方法常用的三种方法 电子守恒法电子守恒法计算计算用于串联电路，通过

13、阴阳两极的电量相同等类用于串联电路，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型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等总反应式计总反应式计算算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算据总反应式列比例式计算关系式计算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的桥梁，建立计算所需的关系式正确解答电解反应的计算还应注意以下四点：正确解答电解反应的计算还应注意以下四点：(1)首先正确书写出电极反应式。首先正确书写出电极反应式。(2)观察阳极材

14、料是否为活性电极。观察阳极材料是否为活性电极。(3)当多种离子共存时，要根据其氧化性、还原性强弱判断当多种离子共存时，要根据其氧化性、还原性强弱判断离子放电的先后顺序。离子放电的先后顺序。(4)利用电子守恒规律是计算的根本依据。利用电子守恒规律是计算的根本依据。(2011江门高二质检江门高二质检)将浓度均为将浓度均为2 mol/L的的AgNO3与与Cu(NO3)2溶液各溶液各0.5 L混合，以铜为电极进行电解，一段时间后混合，以铜为电极进行电解，一段时间后阴极上有阴极上有1.6 g铜析出，试计算此时：铜析出，试计算此时：(1)直流电源已输出直流电源已输出_mol电子。电子。(2)溶液中溶液中C

15、u2为为_mol/L。答案：答案：(1)1.05(2)1.52在在0 和和1.01105 Pa下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生阴极产生6.4 g铜时，阳极放出铜时，阳极放出()A1.12 L氢气氢气 B1.12 L氧气氧气C2.24 L氢气氢气 D2.24 L氧气氧气解析：解析：用铂电极进行电解，两极反应为：用铂电极进行电解，两极反应为：阴极：阴极：2Cu24e2Cu阳极：阳极：4OH2H2OO24e答案：答案：B 1欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列欲在金属表面镀银，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各组中

16、，选用的阳极金属和电镀液均正确的是()AAg和和AgCl溶液溶液BAg和和AgNO3溶液溶液CPt和和AgNO3溶液溶液 DPt和和Ag2SO4溶液溶液解析：解析：根据电镀的特点，镀银时银作阳极，电镀液为根据电镀的特点，镀银时银作阳极，电镀液为AgNO3溶液。溶液。答案：答案：B2金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量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，下列叙述正确的是等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已已知：氧化性知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A阳极发生还原反应，其电极反应式：阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22eN

17、iB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等电解过程中，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电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和和Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中有电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和和Pt解析：解析：A项中，阳极发生氧化反应，金属项中，阳极发生氧化反应，金属Zn、Fe、Ni失失电子；电子；B项中，阳极减少的质量是溶解的项中，阳极减少的质量是溶解的Zn、Fe、Ni，而阴极，而阴极析出的是析出的是Ni，故阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等；，故阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等；C项项中，电解后溶液中存在的金属阳离子除中，电解

18、后溶液中存在的金属阳离子除Fe2、Zn2外还有外还有Ni2。答案：答案：D3图中四组装置分别通电一段时间后，溶液质量增加的是图中四组装置分别通电一段时间后，溶液质量增加的是()解析：解析：A为电解水型，溶液质量减小；为电解水型，溶液质量减小；B为电解电解质型，为电解电解质型，溶液质量减小；溶液质量减小；C中溶液中析出的中溶液中析出的Cu与阳极溶解的与阳极溶解的Cu的量相等，的量相等，溶液的质量不发生变化；溶液的质量不发生变化；D中开始时中开始时Ag溶解，溶解，Cu析出，析出，2Ag(216 g)Cu(64 g)，溶液质量增大，之后，溶液质量增大，之后Fe上镀银，溶液质量不变。上镀银，溶液质量不变。答案：答案：D 4电解电解100 mL含含H0.30 mol/L的下列溶液，当电路中的下列溶液，当电路中通过通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是电子时，理论上析出金属质量最大的是()A0.10 molL1Ag B0.20 molL1Zn2C0.20 molL1Cu2 D0.20 molL1Pb2解析：解析：在金属活动顺序表中排在氢以后的金属为在金属活动顺序表中排在氢以后的金属为Ag、Cu，而而Zn、Pb排在氢以前，所以排在氢以前，所以Ag和和Cu2应先于应先于H放电；而放电；而Zn2、Pb2不放电，排除不放电，排除B、D两项；因为两项；因为0.01 mol