1、第2课时 电解原理的应用学业要求 素养对接 理解并掌握电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理。社会责任：利用电解知识解决生活和生产中的实际问题。知 识 梳 理 知识点一、电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气 1.现象(装置如图)(1)阳极上：_。(2)阴极上：_。产生黄绿色气体产生无色气体，阴极附近溶液变红2.原理分析及电极反应 电解时U形管中，_移向阳极，_移向阴极。(1)阳极离子放电顺序：_，电极反应：_(_反应)。(2)阴极离子放电顺序：_，电极反应：_(_反应)。3.总反应化学方程式：_。离子方程式：_。Cl、OHH、NaClOH2Cl2e=Cl2氧化HNa2H2e=H2还原2N
2、aCl2H2O=通电 2NaOHCl2H22Cl2H2O=通电 H2Cl22OH4.用惰性电极电解饱和食盐水一段时间，电解后的混合液能使红色布条退色的原因是_ _。电解饱和食盐水，阴极区生成NaOH，阳极区生成Cl2，二者发生反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，NaClO水解出的HClO具有漂白性 知识点二、铜的电解精炼 工业上主要从_提炼铜。冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。黄铜矿1.装置与原理 阳极材料用_，阴极材料用_，电解质溶液用硫酸酸化的_溶液。粗铜精铜CuSO4精铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu2CuSO42.电解特点 电解结
3、束后，_中含有_等，电解质溶液中的金属阳离子有_，阴极得到_。阳极泥Au、Pt、AgZn2、Fe2、Ni2、Cu2精铜知识点三、电镀 1.根据图示，书写电极反应式：阳极：_；阴极：_。Cu2e=Cu2Cu22e=Cu2.电镀的概念是应用_原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他_或_的过程。3.电镀池的构成：一般都是用_作电镀液；把_浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；_与直流电源的负极相连，作为阴极。4.电镀的目的主要是增强材料_能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面硬度。电解金属合金含有镀层金属离子的电解质溶液镀层金属待镀金属制品抗腐蚀知识点四、电冶金 1.金属冶炼的本质：使矿
4、石中的_获得电子，从它们的化合物中_出来。如Mnne=M。2.电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应式：_。金属离子还原2Cl2e=Cl22Na2e=2Na2NaCl(熔融)=通电 2NaCl21.判断正误，正确的打“”，错误的打“”自 我 检 测(1)氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产物为H2和NaOH()(2)电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极()(3)电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极()(4)在镀件上电镀锌，用锌作阳极()(5)电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变()(6)在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量
5、等于阴极增加的质量()2.粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。解析 电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。答案 c Cu22e=Cu Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解液 学习任务一、电解原理的应用【观图思考】1.氯碱工业的原理是什么？提示 2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl2。2.实际生产过程中为什么要有离子
6、交换膜？提示 常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能透过阳离子交换膜，而阴离子不能通过，避免生成的氯气和氢氧化钠发生反应。【名师点拨】1.工业电解饱和食盐水制取烧碱 工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能透过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。2.铜的电解精炼与电镀铜对比 电解精炼铜 电镀铜 电极材料 阴极 精铜 镀件 阳极 粗铜 纯铜 电极反应式 阳极 Cu2e=Cu2等 Cu2e=Cu2 阴极 Cu22e=Cu Cu22e=Cu 电解质溶液
7、 浓度的变化 Cu2减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变【典例1】利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A.电解时以精铜作阳极 B.电解时阴极发生氧化反应 C.粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu2e=Cu2 D.电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥 解析 电解精炼铜时，粗铜应作阳极，精铜作阴极，故A错；阳极与电池的正极相连发生氧化反应，阴极与电池的负极相连发生还原反应，故B错；粗铜连接电源的正极，发生氧化反应，故C错；金属的活动性顺序为ZnFeCuAgPt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式沉积下来，故D对。答
8、案 D 变式训练1 下列描述中，不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极 解析 电解池的阳极上失电子发生氧化反应、阴极上得电子发生还原反应。电解熔融的Al2O3制Al时，若用Fe作阳极，会发生反应Fe2e=Fe2，阳极损耗严重且时间稍长Fe2移动到阴极上发生反应Fe22e=Fe，使得到的Al不纯。答案 A 学习任务二、有关电解计算的三种常用方法【合作交流】在粗铜的精炼中，阴极和阳极通过的电子数相等吗？阴阳两个电极上的质量变化一样吗？提示 两个电极上通过的电子数
9、一样；质量变化不相等。【名师点拨】有关电解计算的方法 1.根据电子守恒法计算：用于串联电路中各电极产物的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。2.根据总反应方程式计算：先写电极反应式，再写总反应方程式，最后根据总反应方程式计算。3.根据关系式计算：根据电子得失相等找到已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。提醒(1)电解过程中产生的H或OH，其物质的量等于转移电子的物质的量。(2)进行电解计算时，要注意电极放电顺序，确定不同阶段的电极反应。【典例2】用铂电极电解50 mL CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2molL1)，当阴极析出9.6 g固体时，阳极产生标准状况下氧气_L。
10、解析 阴极电极反应为Cu22e=Cu，9.6 g Cu的物质的量为0.15 mol，得电子0.3 mol；阳极电极反应为2Cl2e=Cl2，4OH4e=2H2OO2，生成Cl2为0.05 L2 molL10.1 mol，Cl最多能失去电子0.05 L2 molL120.2 mol。根据电子守恒知必有氧气生成，所以4n(O2)2n(Cl2)0.3 mol，n(O2)0.025 mol，则产生氧气标准状况下的体积为0.025 mol22.4 Lmol10.56 L。答案 0.56 变式训练2 如图所示，图乙是图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图像(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，这个量x是表示()A.各电解池析出气体的体积 B.各电解池阳极质量的增加量 C.各电解池阴极质量的增加量 D.各电极上放电的离子总数 解析 电解氯化钠溶液时，阴、阳极都产生气体物质；电解硝酸银溶液时，阴极上产生单质银；电解硫酸铜溶液时阴极上产生单质铜。所以随着电解的进行阴极质量的增加量有如图乙所示的变化。答案 C
