1、-1-第2课时 电解原理的应用-2-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 首页 核心素养目标 核心素养形成 1.根据变化观念与平衡思想,认识电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜的原理,能写其电极反应式及化学方程式。2.能根据电子守恒法进行电解过程的有关计算。-3-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课前篇 自主预习 首页 新知预习 自主预测 一、电解饱和食盐水 1.装置 2.原理(1)电极反应:阳极:发生氧化反应,电极反应式为 2Cl-2e-Cl2。阴极:发生还原反应,电极反应式为 2H+2e-H2。(2)总反应式:
2、化学方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2。离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2。-4-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课前篇 自主预习 首页 新知预习 自主预测 二、电镀 1.定义 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。2.电镀原理(1)实例:(往铁件上镀铜)阴极材料:Fe,电极反应式:Cu2+2e-=Cu;阳极材料:Cu,电极反应式:Cu-2e-=Cu2+;电解质溶液:CuSO4溶液(合理即可)。(2)电镀的目的主要是增强金属的抗腐蚀能力,增强美观和表面硬度。-5-第2课时 电解原理的应用
3、 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课前篇 自主预习 首页 新知预习 自主预测 三、电解精炼铜 -6-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课前篇 自主预习 首页 新知预习 自主预测 四、电冶金 1.金属冶炼的本质使矿石中的金属离子获得电子,从它们的化合物中还原出来。如M+ne-M。2.电冶金电解是最强有力的氧化还原手段,适用于制取一些活泼金属单质,如冶炼钠、镁、铝等活泼金属。3.电解熔融的氯化钠阳极反应:2Cl-2e-Cl2;阴极反应:2Na+2e-2Na;总反应:2NaCl(熔融)2Na+Cl2。-7-第2课时 电解原理的应用 课前
4、篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课前篇 自主预习 首页 新知预习 自主预测 1.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()A.Ag和AgCl溶液 B.Ag和AgNO3溶液 C.Fe和AgNO3溶液 D.Pt和Ag2SO4溶液 答案 B-8-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课前篇 自主预习 首页 新知预习 自主预测 2.下列关于铜电极的叙述中,正确的是()A.铜、锌及稀硫酸构成的原电池中铜是正极 B.用电解法精炼铜时粗铜作阴极 C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极 D.电解稀硫酸制H2
5、、O2时铜作阳极 解析 铜不如锌活泼,铜为正极,A正确。电解精炼铜时,粗铜为阳极,B错误。镀件上镀铜时铜作为阳极提供Cu2+,C错误。电解稀硫酸时,如用铜作为阳极,则铜就会首先放电,阳极就不能产生氧气,D错误。答案 A-9-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 电解原理的应用 问题探究 1.怎样判断一个装置是原电池还是电解池?答案 有外加电源的一定为电解池,无外加电源的一般为原电池;多池组合时,一般含活泼金属的为原电池,其余都是原电池连接着的电解池。2.粗铜中含有少量Fe、Zn、Au、Ag等杂质,通过粗铜精炼怎样除去这些
6、杂质的呢?答案 粗铜精炼是将粗铜作阳极,粗铜中的Fe、Zn等比Cu活泼能失去电子生成Fe2+、Zn2+进入溶液中,因Fe2+、Zn2+的氧化性弱于Cu2+不能在阴极析出,留在溶液中;Au、Ag等不如Cu活泼的金属,在阳极不能失去电子,从而以固体的形式沉到阳极底部,形成阳极泥。-10-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 知识归纳 电镀与电解精炼的比较 电镀 电解精炼 定义 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯金属 举例 以铁上镀锌为例 以精炼铜为例 装置 -11-第2课时 电解原理的应用 课
7、前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 电镀 电解精炼 形成条件 镀层金属做阳极接直流电源正极,镀件做阴极接直流电源负极电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液形成闭合回路 不纯金属做阳极,纯金属做阴极含该金属离子的可溶性盐溶液做电解质溶液直流电源形成闭合回路 电极反应 阳极:Zn-2e-Zn2+阴极:Zn2+2e-Zn 阳极:Cu(粗铜)-2e-Cu2+(主要)阴极:Cu2+2e-Cu(精铜)联系 电镀池和精炼池在本质上都是电解池 -12-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 典
8、例剖析【典例1】以KCl和ZnCl2的混合溶液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是()A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率 D.工业上电解饱和食盐水制取Na和Cl2 解析 未通电前上述装置不能构成原电池,A项错误;锌的析出量与通过的电量成正比,B项错误;电镀时电解反应速率只与电流大小有关,与温度无关,C项正确;工业上通过电解熔融NaCl制取Na和Cl2,D项错误。答案 C-13-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂
9、检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 电镀时,镀层金属离子浓度远高于其他阳离子浓度,因此一定是电镀液中的镀层金属离子得到电子变为金属单质在阴极析出,而不是其他阳离子。例如在铁片上镀锌时,阴极反应式为Zn2+2e-=Zn,而不是2H+2e-=H2。-14-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 变式训练1以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是()A.溶液中Cu2+浓度保持不变 B.粗铜接电源正极,发生还原反应 C.溶液中Cu2+向阳极移动 D.利用阳极
10、泥可回收Ag、Pt、Au等金属 解析 电解精炼铜时利用了电解原理,电能转化为化学能,也有少量转化为热能。电解精炼时粗铜做阳极,发生氧化反应,精铜做阴极,发生还原反应。电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,在阴极上得电子。粗铜中的不活泼金属不能失电子,以阳极泥的形式沉积在阳极附近。答案 D-15-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 电解的有关计算 问题探究 将两个分别装有Na2SO4、CuCl2溶液的电解池串联在一起,均用惰性电极进行电解,电解一段时间后,试分析电极产物H2、O2、Cl2、Cu之间物质的量的关系。答案 根据得
11、失电子守恒及元素的化合价可得出电极产物物质的量的关系式:2H2O22Cl22Cu4e-,即H2、O2、Cl2、Cu的物质的量之比为2122。-16-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 知识归纳 电化学的有关计算(1)计算的原则:阳极还原剂失去的电子数=阴极氧化剂得到的电子数。串联电路中通过各电极的电子总数相等。电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。(2)计算的方法:电子守恒法计算 用于串联电路,通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等 总反应式计算 先写出电极反应式,再写出总反应式
12、,最后根据总反应式列比例式计算 关系式计算 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需要的关系式 -17-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二(3)注意几个等量关系式:当电流通过一个或多个串联的电解池时,它们皆处于同一闭合电路中,所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。常见电化学计算的对应关系:H2Cl2 O2Cu2Ag2H+2OH-。如电解中析出气体时,在同温、同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)n(Cl2)n(O2)=110.5。总之,电解混合溶液时要注意电解的阶段性,电极反应式和总电池反应式
13、,电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。12-18-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 典例剖析【典例2】如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答:(1)电源中X极是 (填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)=。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,则电解后溶液的pH为 。(KW=1.010-14)-19-第2课时 电解原理的应用
14、课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 解析(1)铜极增重,说明银在铜极上析出,则铜极为阴极,X 为负极。(2)C 中铜极增重 2.16 g,即析出 0.02 mol Ag,线路中通过 0.02mol 电子。由 4e-O2,可知 B 中产生的 O2只有 0.005 mol,即 112 mL。但 B 中共收集到 224 mL 气体,说明还有 112 mL 气体是 H2,即 Cu2+全部在阴极放电后,H+接着放电产生了 112 mL H2,则通过 0.01 mol电子时,Cu2+已完全被还原。由 2e-Cu,可知 n(Cu2+)=0.005 mol,则
15、c(CuSO4)=0.005mol0.2 L=0.025 molL-1。(3)由 4e-4OH-知,A 中生成 0.02 mol OH-,则 c(OH-)=0.1 molL-1,c(H+)=1.010-140.1molL-1=1.010-13 molL-1,pH=13。答案(1)负(2)0.025 molL-1(3)13 -20-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 解答与电解有关的计算题的基本步骤(1)正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)。(2)当溶液中有多种离子共存时,先要根据离子放电顺序确定离子放电的先后。(3
16、)根据得失电子守恒进行相关计算。-21-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 变式训练2有一电解装置如图所示。图中B装置中盛有1 L 2 molL-1 Na2SO4溶液,A装置中盛有1 L 2 molL-1 AgNO3溶液。通电后,湿润的淀粉KI试纸的C端变蓝色,电解一段时间后,试完成下列问题。(1)A中发生反应的化学方程式为 。(2)在B中观察到的现象是 。(3)室温下,从电解开始到时间为t时,A、B装置中共收集到气体0.168 L(标准状况下),若电解过程中无其他副反应发生,且溶液体积变化忽略不计,则在t时,A中溶液
17、的pH为 。-22-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 课堂篇 探究学习 探究一 探究二 解析 C 端变蓝说明发生了反应 2I-2e-I2,使淀粉变蓝,故 C端为阳极,D 端为阴极,据此亦可确定电源的正、负极及 A、B 的阴、阳极。对于B装置,石墨为阴极,发生反应2H+2e-H2并产生OH-,而 Cu 为阳极,故不断溶解。对于 A 装置,Fe 为阴极,有 Ag 析出,Pt 为阳极,有 O2 产生。由于产生的 O2 为 H2 的12,故 O2 的物质的量为0.168 L22.4 Lmol-1 13=0.002 5 mol,同时 A 中生成 H+的物质的量
18、为 40.0025 mol=0.01 mol,所以 A 中 c(H+)=0.01 molL-1,pH=2。答案(1)4AgNO3+2H2O4Ag+O2+4HNO3(2)石墨电极表面有气泡产生,铜电极周围溶液变成蓝色,一段时间后U形管下部有蓝色沉淀产生(3)2-23-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 123451.关于电解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,溶液呈现紫色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈现无色 D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧
19、杯中,充分搅拌后溶液呈现中性 解析 电解NaCl溶液,阴极生成H2和NaOH,阳极生成Cl2。答案 B-24-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 123452.某同学欲在铜钥匙上镀锌,有关说法正确的是()A.用铜钥匙做阳极,碳棒做阴极,CuSO4溶液做电解质溶液 B.Zn与铜钥匙用导线相连插入ZnSO4溶液中 C.Zn做阳极,铜钥匙做阴极,ZnSO4溶液做电镀液电解 D.在电镀过程中溶液中的Zn2+浓度减小,Cu2+浓度增大 解析 锌为镀层金属,需做阳极,铜为镀件,需做阴极,含有镀层金属离子的溶液做电解液。答案 C-25-第2课时 电解原理的
20、应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 123453.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Cu-2e-=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 电解时粗铜作阳极,与电源正极相连,失电子发生氧化反应;精铜作阴极,与电源负极相连,得电子发生还原反应,A、B、C错误。因为在金属活动性顺序中,Ag、Pt排在Cu的后面,所以电解时,Ag、Pt不会失电子,D正确。答案 D-26-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预
21、习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 123454.如图所示,通电5 min后,第极增重2.16 g,此时CuSO4恰好电解完。设A池中原混合溶液的体积为200 mL。(1)电源F为 极;第极为 极;B池为 池。(2)A池中第极上的电极反应式为 。(3)通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度为 。-27-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 12345解析(1)由第极增重2.16 g可知,是电解池的阴极,是电解池的阳极,E是电源的负极,F是电源的正极。又因为B池的阳极是银,电解质是硝酸银,故该池是电镀池。(2)A池中,第极发生反应4OH
22、-4e-=2H2O+O2。(3)因为第极增重2.16 g是银的质量,即转移电子是2.16 g108 gmol-1=0.02 mol,而第极反应为Cu2+2e-=Cu,故原Cu2+物质的量为0.02 mol=0.01 mol,故Cu2+的物质的量浓度为0.05 molL-1。答案(1)正 阳 电镀(2)4OH-4e-=2H2O+O2(3)0.05 molL-1 12-28-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 123455.下图为相互串联的甲、乙两个电解池,甲池利用电解原理在铁上镀银,试回答:(1)A是 、(填电极材料和电极名称),电极反应式是
23、;B是 、(填电极材料和电极名称),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溶液,开始电解一段时间,铁极附近呈 色;C极附近呈 色。-29-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 12345(3)若甲槽阴极增重43.2 g,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400 mL,则电解后所得NaOH溶液的物质的量浓度为 。-30-第2课时 电解原理的应用 课前篇 自主预习 课堂篇 探究学习 随堂检测 首页 随堂检测 12345解析 阴极增重43.2 g,阴极:Ag+e-=Ag 1 mol108 g 0.4 mol43.2 g 阳极上放出的气体,阳极:2Cl-2e-=Cl2 0.4 mol0.2 mol 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 0.4 mol0.2 mol 答案(1)铁 阴极 Ag+e-=Ag 银 阳极 Ag-e-=Ag+硝酸银溶液(2)红 无(3)4 480 1 molL-1
