1、服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 自主学习基础知识解疑合探重难释疑课时作业学科素养技巧方法第 2 课时 电解原理的应用 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 学习目标 1.掌握电解饱和食盐水的原理。(重点)2.了解电镀、金属精炼、电冶金等方面的应用。(重点)3.掌握电解的有关计算。(难点)服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 1电解饱和食盐水(1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子：。通电时，移向阴极，放电，移向阳极，放电。电极反应式为阳极：(反应)阴极：(反应)因放电，导致水的电离平衡 H2OHOH向右移动，致使生成。Na、Cl、H、OHNa、HHCl、O
2、HCl2Cl2e=Cl22H2e=H2还原氧化HNaOH 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (2)电解的总反应式化学方程式：；离子方程式：；工业上习惯把电解饱和食盐水叫做。2NaCl2H2O=电解 H2Cl22NaOH2Cl2H2O=电解 H2Cl22OH氯碱工业服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2电镀(1)根据右图，回答下列问题：电极反应式 阳极：；阴极：。电镀铜实验装置可观察到的现象是，。硫酸铜溶液浓度的变化是。Cu2e=Cu2Cu22e=Cu待镀铁件表面镀上一层红色的铜铜片不断溶解不变服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (2)电镀的概念是应用
3、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。(3)电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作阴极。待镀金属制品电解金属合金含有镀层金属离子的电解质溶液镀层金属服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 3电解精炼铜(1)电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属 Zn、Fe 等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属 Ag、Au 等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等不比铜活泼的金属Ag、Au服
4、/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (2)装置服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 1粗铜中含有锌、铁、镍、银、金等金属杂质，在精炼铜的过程中，杂质金属为什么不在阴极析出？精炼铜的过程中溶液中Cu2的浓度是否有变化？【提示】因氧化性 Cu2大于 Fe2、Zn2、Ni2，故在阴极上 Cu2得到电子析出单质铜，电解精炼铜时，溶液中 Cu2的浓度减小。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 4电冶金(1)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 Mnne=M。(2)电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼 Na
5、、Ca、M g、Al 等活泼金属。Na、Ca、Mg、Al金属离子还原服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (3)举例服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2工业上用电解法制备金属镁用 MgCl2 还是 MgO？能用电解 AlCl3 的方法制备金属铝吗？【提示】用 MgCl2 制金属 Mg，因为 MgO 熔点太高；不能用 AlCl3来制备金属铝，因为 AlCl3 为共价化合物，熔融时不能发生电离。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 1易误诊断(1)电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极()(2)镀铜和电解精炼铜时，均可用 CuSO4 溶液作电解液，且电解结束时
6、 c(Cu2)均不变()(3)工业上用电解 NaCl 溶液的方法可制得金属钠()(4)电解水时，为增加导电性可加入 Na2SO4、KOH、HCl 等物质()【答案】(1)(2)(3)(4)服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)，下列叙述正确的是 ()A若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色B若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液，溶液呈棕黄色C电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠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服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】电解食盐水时发生的反应：阳极：2
7、Cl2e=Cl2 阴极：2H2e=H2 总反应：2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2 对照分析选项，C 错误；阳极附近的溶液中会溶有少量的 Cl2，滴加 KI 溶液后发生反应：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕黄色，B 正确；阴极附近产生大量的 OH，滴加酚酞后变红色，A 错误；电解后生成 NaOH，溶液呈碱性，D 错误。【答案】B服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 3在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液
8、中含有亚铁离子【解析】本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极、镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。【答案】A服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 4下列关于铜电极的叙述中，正确的是()A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极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、O2 时铜作阳极服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】本题主要考查了原电池、电解池的区别。A 叙述的是原电池，铜不如锌活泼，铜应为正极。B、C、D 叙述的是电解池。电解池的阳极发生失去电子的氧化反应，阴极发生得到电子的还原反应，所以精炼粗铜时，粗铜应
9、作为阳极，镀铜时铜也应作为阳极以提供 Cu2，而电解稀硫酸时，如把铜作为阳极，铜就会首先放电，阳极就不能产生氧气。故选 A。【答案】A服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 学生分组探究一 电解原理的应用第 1 步探究问题引入，自主探究1电解饱和食盐水时，阴极上的产物是什么？【提示】阴极产生 NaOH 和 H2。2电解精炼铜时，粗铜中的杂质发生了什么变化？【提示】比铜活泼的金属被氧化(如锌、铁等)；比铜活泼性弱的金属形成阳极泥(如 Ag、Au 等)。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 第 2 步阐述要点归纳，深化知识1电镀铜与精炼铜的比较 电镀铜精炼铜能量转变电能转化为
10、化学能电能转化为化学能阳极材料纯铜粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件纯铜阳极反应Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2Cu2e=Cu2等阴极反应Cu22e=CuCu22e=Cu 电解质溶液及其变化硫酸铜溶液保持不变反应后硫酸铜溶液中混有Zn2等，Cu2浓度减小 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2.原电池、电解池、电镀池的判断方法(1)若装置中无外加电源，则该装置可能为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断。(2)若装置中有外加电源，且两电极插入电解质溶液中并构成闭合回路，则该装置为电解池或电镀池，电解质溶液中含有阳极金属离子的即为电镀池，否则为一般电解池。服/务/教/师免
11、/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 第 3 步运用精选习题，落实强化1金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()A阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni22e=NiB电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2和 Zn2D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有 Cu 和 Pt服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】本题为“电解精炼铜”的迁移应用，A 项，阳极应发生氧化反应。C 项，溶液中的阳离子主要为 Ni2，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Z
12、n2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Cu、Pt 在该条件下不失电子，阴极反应为 Ni22e=Ni，Fe2、Zn2在该条件下不得电子。比较两电极反应，因 Zn、Fe、Ni 的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。【答案】D服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A都用粗铜作阳极、纯铜作阴极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】A 项电镀时镀件作阴极；B 项电解精炼铜时电解液成分改变；C 项电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属
13、(如锌)，则还会发生 Zn2e=Zn2的反应。【答案】D服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 3如图所示，能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】电解 NaCl 溶液时，阳极反应为 2Cl2e=Cl2，阳极产物为 Cl2；阴极反应为 2H2e=H2，阴极放出H2；Cl2 可用 KI 淀粉溶液检验。因 H2 密度小，在阴极生成，结合e转移方向知 D 正确。【答案】D服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 4下图中的 A 为直流电源，B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸，C 为电镀槽，接通电路后，发现 B 上
14、的 c 点显红色。请填空：服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (1)电源 A 中 a 为_极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为：_。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通 K 点，使 c、d 两点短路，则电极 e 上发生的反应为：_，电极 f 上发生的反应为：_，槽中盛放的电镀液可以是_或_(只要求填两种电解质溶液)。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】(1)根据 c 点酚酞变红，则该极的反应为：2H2e=H2，即该极为阴极，与电源的负极相连，所以 a 是正极。(2)滤纸 B 上发生的总反应方程式为：2NaCl2H2O=电解 H2Cl22NaOH。(3)
15、c、d 两点短路后，e 为阳极，反应为：Zn2e=Zn2，阴极上镀锌，则阴极反应为 Zn22e=Zn，电解液用含镀层离子的电解质溶液，所以可用 ZnSO4 溶液或 Zn(NO3)2溶液等。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【答案】(1)正(2)2NaCl2H2O=电解 H2Cl22NaOH(3)Zn 2e=Zn2 Zn2 2e=Zn ZnSO4 溶 液 Zn(NO3)2 溶液服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 学生分组探究二 电解计算的基本方法第 1 步探究问题引入，自主探究1某电解池中阳极和阴极通过的电子数相等吗？【提示】相等。2电解饱和 NaCl 溶液中产生的
16、 H2 和 Cl2 的体积相等吗？【提示】相等。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 第 2 步阐述要点归纳，深化知识1计算的原则(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。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2计算的方法(1)根据得失电子守恒法计算：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，其依据是电路上转移的电子数相等。(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
17、建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。如 4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 3计算步骤 首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；其次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；最后根据得失电子守恒进行相关计算。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 第 3 步例证典例印证，思维深化 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：服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (1)电源中 X 极是_(填“正”或“负”)极。(2)通电 5 min 时
18、，B 中共收集到 224 mL(标准状况)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_。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【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 0.02 mol电子。由 4eO2，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 H2，则通过 0
19、.01 mol电子时，Cu2已完全变为 Cu 单质。由 2eCu，可知 n(Cu2)0.005 mol，则 c(CuSO4)0.005 mol0.2 L0.025 mol/L。(3)由 4e4OH知，A 中生成 0.02 mol OH，则：c(OH)0.1 mol/L，即 pH13。【答案】(1)负(2)0.025 mol/L(3)13服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 第 4 步运用精选习题，落实强化1用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给 0.2 mol 电子时停止通电。若此溶液体积为 2 L，则所得电解液的 pH 是()A1 B8 C13 D14【解析】电解饱和食盐水时供给
20、 0.2 mol 电子，则消耗的 H为 0.2 mol，同时产生 OH为 0.2 mol，溶液体积为 2 L，pH13。【答案】C服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2将含有 0.4 mol Cu(NO3)2 和 0.4 mol KCl 的水溶液 1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出 19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)()A3.36 L B5.6 LC6.72 L D13.44 L服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】阴极析出铜 0.3 mol，由 Cu22e=Cu 知 Cu2得到 0
21、.6 mol 电子，根据 2Cl2e=Cl2，求出当溶液中 Cl全部参与电极反应时，放出 Cl2 0.2 mol，失去电子 0.4 mol。因此在阳极还有 OH放电，根据 4OH4e=2H2OO2和电子守恒，在阳极有 0.05 mol O2 放出，即阳极共放出 0.25 mol，标准状况下为 5.6 L 的气体。【答案】B服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 3把两个惰性电极插入 500 mL 的 AgNO3 溶液中，通电电解。当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积可以忽略)，电极上析出银的质量大约是()A27 mgB54
22、mgC108 mg D216 mg服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】本题考查的是有关电解反应的计算。首先应弄清楚两极的反应。阳极：4OH4e=O22H2O；阴极没有氢气析出，则阴极反应为：Age=Ag。OH的消耗导致了 H的增加，增加量为 1103 mol/L0.5 L5104 mol，即转移电子数 5104mol，析出银的质量为 5104 mol108 g/mol0.054 g54 mg。【答案】B服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 4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 NiO2Fe2H2O 放电充电 Fe(OH
23、)2Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x 溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗 0.36 g 水。(1)电解时，电解池的阳极应连接_(填序号)。ANiO2 BFe CFe(OH)2 DNi(OH)2服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (2)电解 M(NO3)x 溶液时某一极质量增至 m g，金属 M 的相对原子质量的计算式为_(用 m、x 表示)。(3)此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液 100 mL，转移相同量的电子时，阳极产生气体_L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至 1 L，溶液的 pH 为_。
24、服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】(1)电解池的阳极应连原电池的正极，故连 NiO2。(2)蓄电池工作时，消耗 0.36 g 水，通过 0.02 mol 电子，由得失电子守恒知mxM 0.02，解得 M50mx。(3)通过电子 0.02 mol，首先产生 0.005 mol Cl2，转移电子的物质的量为 0.01 mol，然后发生 4OH4e=2H2OO2，产生O2：0.02 mol0.01 mol40.002 5 mol，V 气(0.002 5 mol0.005 mol)22.4 Lmol10.168 L。产生 n(H)0.002 5 mol40.01 mol，c(H
25、)0.01 molL1，pH2。【答案】(1)A(2)50mx(3)0.168 2服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 技巧方法(8)电化学组合装置的分析1原电池和电解池组合装置的分析。(1)分析方法：根据原电池中两电极金属的活动性顺序先确定原电池的正负极，再根据与负极相连的是电解池的阴极，与正极相连的是电解池的阳极，继而判断分析各电极的电极反应及实验现象，有时也反向推断。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (2)实例如该装置图中，左边是原电池，右边是电解池。服/务/教
26、/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 2多个电解池串联组合装置的分析(1)分析方法：根据外接电源的正负极判断出各个电极的类型，继而根据离子放电顺序写出各个电极的电极反应式，并分析相关问题。(2)实例如该装置图中，是两个电解池串联组合。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 典例导航如图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则 A 电极名称为_ 极，电极材料是_，电极反应式为_，电解质溶液可以是_。(2)乙池中 Fe 极电极反应式为 _，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，Fe 极附近呈 _
27、色。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【解析】(1)根据电解池的电极与外接电源的关系，A 为阴极，B 为阳极，Fe 为阴极，C 为阳极。因为甲为精炼铜的装置，所以 A 电极材料是纯铜，电极反应式为 Cu22e=Cu，电解质溶液用含 Cu2的溶液(如 CuSO4 溶液)。(2)乙池中 Fe 电极反应式为 2H2e=H2，在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间，由于水提供的 H在阴极(Fe)放电，OH越来越多，铁极附近呈红色。【答案】(1)阴 纯铜 Cu22e=Cu 含 Cu2的溶液(如 CuSO4 溶液)(2)2H2e=H2 红服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4
28、 体验训练课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在 F 极附近显红色。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 试回答下列问题：甲 乙 丙 丁服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 (1)电源 A 极的名称是_。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式：_。(3)如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_。(4)欲用丙装置给铜镀银，G 应该是_(填“铜”或“银”)，电镀液的主要成分是_(填化学式)。(5)装置丁中的现象是_。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回
29、菜单化学选修4 【解析】(1)这是一个串联电解装置，乙中 F 极出现红色，说明在 F 极放出 H2，生成 NaOH，F 为阴极，B 为负极，A 为正极。(2)甲池电解 CuSO4 溶液：2CuSO42H2O=电解 2CuO22H2SO4。(3)乙池电解 NaCl 溶液：2NaCl2H2O=电解 2NaOHCl2H2，V(Cl2)V(H2)11。(4)给铜镀银，银应为阳极，铜为阴极，G 为银，电镀液为 AgNO3溶液。(5)丁装置是进行胶体的电泳实验，Fe(OH)3 胶体胶粒带正电荷，通电后向阴极移动，阴极区颜色变深。服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 【答案】(1)正极(2)2CuSO42H2O=电解 2CuO22H2SO4(3)11(4)银 AgNO3(5)Y 极附近红褐色变深服/务/教/师免/费/馈/赠 返回菜单化学选修4 课时作业（二十）点击图标进入