1、第四章 电化学基础第 2 课时 电解原理的应用第四章 电化学基础1了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼和电冶金的原理。2.学会利用守恒法、关系式法进行电解的相关计算。电解原理的应用1氯碱工业：电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气。(1)电极反应式(并注明反应类型)阳极：()；阴极：()。其中阴极反应中的 H是由水电离产生的。2Cl2e=Cl22H2e=H2氧化反应还原反应(2)总反应式：。2NaCl2H2O=电解 2NaOHCl2H22电镀(1)电镀是应用原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或的方法。(2)电镀阳极：金属，电极本身发生反应阴极：金属制品电镀液：含有金属离子的溶液电解合金镀层氧化待
2、镀镀层3电解精炼(如电解精炼铜，杂质为铁、锌、金、银等)(1)做阳极，主要的电极反应为；做 阴 极，电 极 反 应为；电解质溶液为溶液。(2)活泼性较强的铁、锌等以离子形式进入溶液，活泼性较差的形成阳极泥。粗铜Cu2e=Cu2纯铜Cu22e=CuCuSO4金、银4电冶金等活泼金属，很难用还原剂还原它们的化合物得到其单质，因此必须通过电解其熔融化合物的方法得到。如电解熔融氯化钠可以得到金属钠：阴极电极反应式为；阳极电极反应式为；总反应式为。K、Na、Ca、Mg、Al2Na2e=2Na2Cl2e=Cl22NaCl(熔融)=电解 2NaCl21正误判断：正确的打“”，错误的打“”，并阐释错因或列举反
3、例。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)在镀件上电镀铜时，可用金属铜做阳极(2)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变语句描述正误阐释错因或列举反例(3)电解精炼铜时，用纯铜做阳极，粗铜做阴极(4)工业上用电解熔融氧化镁的方法制取 Mg答案：(1)(2)反应后电解质溶液中混有 Zn2等，Cu2的浓度减小(3)纯铜做阴极，粗铜做阳极(4)MgO 的熔点高，耗费大量能量，工业上用电解熔融MgCl2 的方法制取 Mg2你能从阴阳极材料、阴阳极反应、电解质溶液浓度变化等方面列表比较一下电镀铜与电解精炼铜的差别吗？答案：电镀铜电解精炼铜 阳极材料纯铜粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件纯铜 阳极反应Cu2
4、e=Cu2Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2等 阴极反应Cu22e=CuCu22e=Cu 电解质溶液浓度变化硫酸铜溶液浓度保持不变反应后硫酸铜溶液中混有Zn2等，Cu2浓度减小训练一 电解饱和食盐水1工业上电解饱和食盐水的阴极区产物是()A氯气B氢气和氯气C氢气和氢氧化钠D氯气和氢氧化钠解析：选 C。用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极反应为 2H2e=H2，破坏水的电离平衡，阴极区域 OH与 Na结合成 NaOH。2关于电解饱和 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溶液，溶液
5、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解析：选 B。电解饱和 NaCl 水溶液，阳极析出氯气，阴极析出氢气，A 错误；若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液，将析出 I2，得到 I2 的水溶液，故呈棕色，B 正确；阴极附近的溶液显碱性，加酚酞溶液则呈红色，C 错误；电解一段时间后，得到的是含有 NaOH 的溶液，呈碱性，D 错误。训练二 电镀和电解精炼3关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A都用粗铜做阳极、纯铜做阴极B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有 Cu2e=Cu2D阴极反应都只有 Cu22e=Cu解析：选 D。A 项电镀铜时，纯铜做阳极、镀件做
6、阴极；B 项电解精炼铜时，反应后电解液中混有 Zn2等；C 项电解精炼铜时，因粗铜中含有比铜活泼的金属杂质如锌，则阳极还会发生Zn2e=Zn2的反应。4(2019承德高二测试)在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A锌做阳极，镀件做阴极，溶液中含有锌离子B铂做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子C铁做阳极，镀件做阴极，溶液中含有亚铁离子D锌做阴极，镀件做阳极，溶液中含有锌离子解析：选 A。电镀时，镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的溶液做电镀液。题组三 电冶金5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
7、熔点较低解析：选 B。金属冶炼方法的选取主要依据的是金属的活泼性强弱，不活泼的金属用热分解法制备，如加热氧化汞制汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼金属的离子很难被其他还原剂还原，只能用电解法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法制备。6海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁。下列有关该电解过程的叙述中，正确的是()A两个电极必须都用惰性电极B阳极可以用活性电极，阴极必须用惰性电极C电解熔融状态的氯化镁D电解氯化镁的水溶液解析：选 C。电解 MgCl2 获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果在水溶液中进行，水电离的氢离子会优先得电子，因此只能在熔融状态下进行。
8、在阴极上发生的是镁离子得到电子的反应，对其电极材料没有要求；在阳极上发生失电子的反应，如果使用活性电极，阳极本身会失电子，所以阳极必须用惰性电极。电解的相关计算1电解计算的依据(1)阳极失去的电子数阴极得到的电子数。(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2电解计算的方法(1)根据电子守恒法计算：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，其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：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)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知
9、量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。电解计算时常用的定量关系为 4e4H4OH2H2O22Cu4Ag。3电解计算的步骤(1)正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)。(2)注意溶液中有多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后。(3)根据得失电子守恒，列出关系式进行计算。训练一 电子守恒在电解计算中的应用1(2019张家界高二测试)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 的相对原子质量是()A.22.4axb B.11.2axbC.5.6axbD.2.8axb解析：选 C。生成 b L O2(标准状况
10、)转移电子为b422.4 mol，据电子守恒得到 M 的物质的量为 4b22.4x mol b5.6x mol，则 M 的摩尔质量为 a g b5.6x mol5.6axbg/mol，M 的相对原子质量为5.6axb。2用石墨做电极电解 100 mL H2SO4 和 CuSO4 的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到 2.24 L 气体(标准状况)，原混合溶液中 Cu2的物质的量浓度为()A1 mol/L B2 mol/LC3 mol/L D4 mol/L解析：选 A。根据题设条件，两极上的电极反应式为阴极：首先 Cu22e=Cu，然后 2H2e=H2；阳极：4OH4e=2H2OO2。阴极上
11、收集到气体即 H2，说明 Cu2已完全放电，根据电子守恒，阴极上 Cu2、H得电子总数应等于阳极上 OH失电子总数。放出 0.1 mol H2 得到 0.2 mol 电子，放出 0.1 mol O2 失去 0.4 mol 电子，所以阴极上还有 0.1 mol Cu2放电，得到 0.2 mol 电子，则 c(Cu2)0.1 mol0.1 L 1 mol/L。训练二 关系式在电解计算中的应用3将两个惰性电极插入 500 mL AgNO3 溶液中，通电电解，当电解质溶液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有 H2逸出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，则电极上析出银的质量是
12、()A27 mg B54 mgC108 mg D216 mg解析：选 B。题中 pH6.0 可理解成由于 Ag的水解而使溶液显弱酸性，当 pH 变为 3.0 时，n(H)1103 mol L10.5 L5104 mol，根据关系式 AgHe得，n(Ag)n(H)5104 mol，m(Ag)5104 mol108 gmol15.4102 g54 mg。4把分别盛有熔融的 KCl、MgCl2、Al2O3 的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为()A123 B321C631 D632解析：选 D。该题考查了电解中转移电子的物质的量与析出金属的化合价及物质的量的关
13、系。在氯化钾、氯化镁、氧化铝中K、Mg、Al 分别为1 价、2 价、3 价，在串联电路中，相同时间通过的电量相同，当都通过 6 mol 电子时，根据关系式 6K3Mg22Al36e得，析出 K、Mg、Al 的物质的量分别为 6 mol、3 mol、2 mol，则 n(K)n(Mg)n(Al)632。学习小结 1.电解饱和食盐水的化学方程式为 2NaCl2H2O=电解2NaOHH2Cl2。2.电镀时，待镀的金属制品做阴极，镀层金属做阳极，用含镀层金属离子的溶液做电镀液。3.电解精炼铜时，用纯铜做阴极，粗铜做阳极，用 CuSO4溶液做电解液。4.电解熔融 NaCl 制取钠，电解熔融 MgCl2 制取镁，电解熔融 Al2O3 制取铝。课后达标检测 按ESC键退出全屏播放本部分内容讲解结束