优化方案人教化学选修4全册课件-4章第三节2课时

第2课时电解原理的应用

课堂互动讲练探究整合应用知能优化训练第2课时电解原理的应用课前自主学案课前自主学案自主学习电解原理的应用1．电解饱和食盐水(1)电极反应式阳极：发生________反应，电极反应式为____________________。阴极：发生_______反应，电极反应式为____________________。(2)总反应式化学方程式：_____________________________________。离子方程式：____________________________________。氧化2Cl－－2e－===Cl2↑还原2H＋＋2e－===H2↑思考感悟1．(1)在用惰性电极电解饱和食盐水时，在两极附近分别加入酚酞试液后有什么现象发生？怎样检验两极的产物？(2)电解饱和食盐水，阴极区呈碱性的原因是什么？【提示】

(1)阳极有刺激性气味的气体产生，阴极变红色。用镊子夹一块湿润的碘化钾淀粉试纸，靠近阳极，一会儿，发现试纸变蓝，则说明放出的气体是Cl2。用一干燥的小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到“噗”的一声，则说明收集的气体是H2；在两极附近滴入少量的酚酞溶液，若溶液变红，证明有碱性物质生成。(2)阴极区的溶液呈碱性的原因是H2O电离出的H＋在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的继续电离，使OH－浓度大于H＋浓度，故在阴极区溶液呈碱性。2．电镀(1)定义：电镀是应用______原理在某些金属表面镀上一薄层其他________或________的方法。(2)电镀池的构成电解金属合金(3)电镀目的：使金属增强_________能力，增加美观和表面硬度。3．电解精炼铜抗腐蚀思考感悟2．(1)在某镀件上镀铜时，电镀液中CuSO4的浓度如何变化？电解精炼铜时，电解液中CuSO4的浓度如何变化？(2)电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度发生(1)中变化的原因是什么？【提示】

(1)在镀件上镀铜时，阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，所以电镀液c(CuSO4)不变；而电解精炼铜时，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：Cu－2e－===Cu2＋(主要)，Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋(杂质失电子)。因此阳极溶解的铜比阴极析出的铜少，故c(CuSO4)减小。(2)由于阳极上溶解的金属为Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据得失电子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO4的浓度逐渐减小。4．电冶金(1)金属冶炼的本质：使矿石中的____________获得电子，从它们的化合物中_______出来。如Mn＋＋ne－===M。(2)电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些__________单质的制取，如冶炼_________________等活泼金属。金属离子还原活泼金属钠、钙、镁、铝(3)电解熔融的氯化钠阳极反应：___________________；阴极反应：____________________；总反应：___________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na自主休验1．(2011年安徽淮北一中高二期末)我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该作(

)A．正极B．负极C．阳极 D．阴极解析：选D。电镀池中待镀金属应作阴极。2．下列叙述中错误的是(

)A．电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气解析：选B。电解池中阳极是阴离子或较活泼阳极金属放电失去电子，发生的是氧化反应，阴极是阳离子得到电子发生还原反应，A正确。原电池中电子由负极流出，与原电池负极相连的是电解池的阴极，B错。电镀时阳极为镀层金属，电镀过程中失去电子发生氧化反应，C正确。电解饱和食盐水时，阴极为H＋得电子产生氢气，同时余下的OH－与Na＋形成氢氧化钠，D正确。课堂互动讲练要点一原电池、电解池、电镀池三者比较类别性质原电池电解池电镀池定义(装置特点)将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置反应特征自发反应非自发反应非自发反应装置特征无电源有电源，两极材料可同可不同有电源类别性质原电池电解池电镀池形成条件①活动性不同的两极(连接)②电解质溶液③形成闭合回路①两电极连接直流电源②两电极插入电解质溶液中③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称(电极构成)负极：较活泼金属(电子流出的极)正极：较不活泼的金属(或能导电的非金属)(电子流入的极)阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件类别性质原电池电解池电镀池电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子类别性质原电池电解池电镀池电子流向负极→正极电源负极→阴极阳极→电源正极(同电解池)溶液中带电离子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动(同电解池)特别提醒：无论是原电池还是电解池，无论是一个“池”还是多个任意“池”串联，在电路和电极上单位时间内通过的电量相同。如图所示为相互串联的甲、乙两电解池。试回答：例1(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是________、________(填电极材料和电极名称)，电极反应是______________________________；B(要求同A)是________、________，电极反应式是____________________，应选用的电解质溶液是________________。(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，电解一段时间后，铁极附近呈________色，C极附近呈________色。(3)若甲槽阴极增重43.2g，则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是________mL，若乙槽中剩余溶液仍为400mL，则电解后所得NaOH溶液的物质的量浓度为________mol/L，pH等于________。【解析】

(1)电解池中，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，所以A是阴极，B是阳极。电解时，通常用待镀制品作阴极，用镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此A是铁，B是银，电极反应分别是Ag＋＋e－===Ag，Ag－e－===Ag＋。电解质溶液为AgNO3溶液。【答案】

(1)铁阴极Ag＋＋e－===Ag银阳极Ag－e－===Ag＋

AgNO3溶液(2)红无(3)4480

1

14变式训练1电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式是_____________________________________，在X极附近观察到的现象是_____________________________________。②Y电极上的电极反应式是________________________________________________________________________，检验该电极反应产物的方法是________________________________________________________________________。解析：本题是一道通过电解饱和NaCl溶液实验来考查电极反应式的书写问题。由题意或图形可知，此池为电解池，X极为阴极，Y极为阳极。由于电极为惰性电极，饱和NaCl溶液中存在Na＋、Cl－、H＋、OH－，由于在阴极上H＋放电能力强于Na＋，故阴极上发生的电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，因而导致X极附近有气体放出，溶液呈碱性，溶液颜色由无色变为红色；同理由于在阳极上Cl－放电能力强于OH－，故阳极上发生的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑。答案：①2H＋＋2e－===H2↑放出气体，溶液变红②2Cl－－2e－===Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色要点二电化学计算的基本方法1．根据电子守恒计算用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。2．根据总反应式中的计量关系计算先写出电极反应式，再写出总反应式或直接运用总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。3．根据关系式计算利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立所需关系式。如4e－～4Ag～2Cu～2Cl2～2H2～O2～4H＋～4OH－。特别提醒：(1)要注意电解的阶段性。如Cu2＋在阴极上被电解完后H＋又会放电等。(2)串联电解池中阴极、阳极交叉排列，相同时间内各电极转移电子数相等。(2011年北京东城区期末)按如图所示的装置进行电解实验：A极为铜锌合金，B为纯铜，电解质中含有足量的铜离子，通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g，则A极合金中Cu、Zn原子个数比为(

)A．4∶1

B．3∶1C．2∶1 D．任意比例2【解析】

电解的第一阶段：阳极：Zn－2e－===Zn2＋阴极：Cu2＋＋2e－===Cu电极总反应式为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu1molZn电解时生成1molCu，溶液质量增加65g－64g＝1g。现溶液的质量增加0.03g，故合金中Zn的物质的量为0.03mol，生成铜的质量为：0.03mol×64g·mol－1＝1.92g。第二阶段，实质上是电镀：因B极质量增加7.68g，故A极上铜的质量为：【答案】B变式训练2

(2011年河北石家庄调研)蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2。(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是________(填序号)。A．NiO2 B．FeC．Fe(OH)2 D．Ni(OH)2(2)假如用此蓄电池分别电解以下两种溶液，工作一段时间后都分别消耗0.36g水，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。①电解M(NO3)x溶液时某一极增加了agM，则金属M的相对原子质量的计算式为________(用a、x表示)。②电解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL，阳极产生标准状况气体________L；将电解后溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH＝________。然后是水电离产生的OH－放电：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，0.01molOH－放电，消耗0.01mol电子，生成0.0025molO2，所以阳极一共生成0.0075mol气体，在标准状况下的体积为0.168L。0.01molCu2＋在阴极放电：Cu2＋＋2e－===Cu，正好消耗0.02mol电子，溶液中0.01molOH－放电后，留下0.01molH＋，c(H＋)＝0.01mol·L－1，pH＝2。答案：(1)A

(2)①50ax②0.168

2探究整合应用电解原理的综合应用当不同的电解池串联时，必须搞清电源的正、负极和电解池的阴、阳极，同时要分清惰性电极作阳极和活性电极作阳极时电极反应的区别。如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别依次盛放了100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：例①电源的N端为________极。②电极b上发生的电极反应为：_____________________________________。③列式计算电极b上生成的气体在标