1、第4课时 电解原理的应用第二单元 化学能与电能的转化高中化学精品课件 选修 化学反应原理 主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测电解原理的应用本节知识目录 学习探究目标定位知识回顾自我检测探究点二 电解的有关计算 探究点一 电解原理的应用 主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习目标定位 1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。2.学会电解的有关计算。学习重难点：电解的有关计算。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测知识回顾 温故追本溯源推陈方可知新1用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是，阳极反应式是_，电解的化学方程式是_。电解后溶液的 pH
2、变化是；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是。2H2e=H22Cl2e=Cl2增大HCl气体主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测知识回顾 温故追本溯源推陈方可知新2 在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。(1)若两极均为 Pt 电极，则阳极反应式是，阴极反应式是_，电解的化学方程式是_。(2)若两极均为铜片，则阳极反应式是，阴极反应式是，电解过程中溶液的浓度变化是。(3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是，电解过程中两极的变化是。4OH4e=2H2OO22Cu24e=2CuCu2e=Cu2Cu22e=Cu不变Zn2e=Zn2阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加主目录目标定位知识回顾学
3、习探究自我检测学习探究 探究点一：电解原理的应用基础自学落实重点互动探究视频导学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，导致水的电离平衡向右移动，致使生成。(2)电解的反应方程式：；离子方程式：；工业上习惯把电解饱和食盐水叫做。Na、Cl、H、OHNa、HHCl、OHCl2Cl2e=Cl2氧化2H2e=H2还原H2O HOHHNaOH 氯碱工业主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测2.电镀(1)根据右图，回答下列问题：电极反应式阳极：；阴极：。可观察到的现象是。硫酸铜溶液浓度的变化是。
4、(2)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方法。(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，作阴极。学习探究 基础自学落实重点互动探究Cu2e=Cu2Cu22e=Cu铁件表面镀上一层红色的铜，不变电解金属合金含有镀层金属离子的镀层金属待镀金属制品铜片不断溶解电解质溶液主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测3电解精炼铜(1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用作阳极，用作阴极，用作电解质溶液。(2)电极反应式：阳极为、_等，阴极为_。(3)电解精炼铜的原理是失
5、去电子，产生的阳离子残留在溶液中，_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。学习探究 基础自学落实重点互动探究视频导学粗铜纯铜CuSO4溶液Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Cu22e=Cu粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe不如铜活泼的金属Ag、Au等主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 基础自学落实重点互动探究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 Mnne=M。(2)电解法用于冶炼较活泼的金属，如：K、Na、Mg、Al 等；但不能电解其盐溶液，而是电解其熔融态。如电解熔融的氯化钠制取金属钠阳极反应式：
6、；阴极反应式：；电解反应式：。金属离子还原2Cl2e=Cl22Na2e=2Na主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 归纳总结基础自学落实重点互动探究(1)氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取 NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。(2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液 pH等保持不变。(3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时 Cu 也会沉积)。(1)氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取 NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。(2)电镀特点是阳极本身参与电
7、极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液 pH等保持不变。(3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时 Cu 也会沉积)。(1)氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取 NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。(2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液 pH等保持不变。(3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不如需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时 Cu 也会沉积)。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测1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
8、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题目解析学习探究 I活学活用 基础自学落实重点互动探究电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl2e=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。
9、B 电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2总反应：2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl2主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测题目解析学习探究 I基础自学落实重点互动探究2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，溶液中含有亚铁离子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。A 主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 探究点二：电解的
10、有关计算基础自学落实重点互动探究1 将两支惰性电极插入 CuSO4 溶液中，通电电解。(1)当有 1.0103 mol 的 OH放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是_。(2)若溶液的体积为 1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出 5.6 mL O2 时，溶液中的c(H+)=。解析(1)用惰性电极电解 CuSO4 溶液时，电极反应为阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O。当有 1.0103 mol 的 OH放电时，生成标准状况下的 O2为 5.6 mL，此时转移电子为 1.0103 mol，则在阴极上析出 Cu：32103 g。(2)阳极：4OH4e=2H2OO
11、24 mol 1 moln 5.6103 L22.4 Lmol1 n1.0103 mol，消耗 1.0103 mol OH，生成 1.0103 mol H则 c(H)1.0103 mol1 L1.0103 molL1 pHlgc(H)lg(1.0103)3。解析(1)用惰性电极电解 CuSO4 溶液时，电极反应为阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O。当有 1.0103 mol 的 OH放电时，生成标准状况下的 O2 为 5.6 mL，此时转移电子为 1.0103 mol，则在阴极上析出 Cu：32103 g。(2)阳极：4OH4e=2H2OO24 mol 1 moln 5
12、.6103 L22.4 Lmol1 n1.0103 mol，消耗 1.0103 mol OH，生成 1.0103 mol H则 c(H)1.0103 mol1 L1.0103 molL10.032 g1.010-3 molL-1主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 基础自学落实重点互动探究2 用惰性电极电解 0.1 L 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(标准状况)O2，从而可知 M 的相对原子质量是_，溶液中的 c(H+)是_(均用含有a、b、x 的代数式表示)。5.6axb25b14解析 由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有a gM x
13、b L22.4 Lmol14，或由关系式 xO24M 得 b22.4 aMx4，均可解出 M5.6axb gmol1。又由 O24H可知：c(H)4 b22.4 mol0.1 L2514b molL1。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 归纳总结基础自学落实重点互动探究有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的 pH 及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。(2)总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应
14、式，最后根据总反应式列比例式计算。(3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的 pH 及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：(1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。(2)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)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。有关电解的计算通常是求电解后某产物的质
15、量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的 pH 及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：(2)电解反应方程式计算：先写出电极反应式，再写出电解反应方程式，最后根据电解反应方程式列比例式计算。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 活学活用 基础自学落实重点互动探究题目解析3已知 pH=-lgc(H+)。把两支惰性电极插入 500 mL 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变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是()A27 mg B54 mg C108 mg D216
16、mg由得失电子守恒知 eOHHAg，所以 n(Ag)n(H)。AgNO3 溶液电解后产生酸，产生的 H的物质的量可由 pH 差来计算：pH 从 6.0 变为 3.0，即c(H)103 molL1，所以 n(Ag)n(H)103molL10.5 L5104 mol，m(Ag)n(Ag)M5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。B 主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测4 在 100 mL H2SO4 和 CuSO4 的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到 2.24 L 气体(标准状况下)，则原混合液中，Cu2的物质的量浓度为()A1 molL1B2 molL1C3
17、molL1D4 molL1题目解析学习探究 I基础自学落实重点互动探究A 分析电解 H2SO4、CuSO4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体为H2、O2 各 0.1 mol，O2是由 OH失去 0.4 mol电子而得到，H2是由 H得到 0.2 mol 电子而生成。由得失电子守恒知，还有 0.2 mol电子是 Cu2得到的，故 Cu2的物质的量是0.1 mol，则 Cu2 的 物 质 的 量 浓 度 为0.1 mol100103 L1 molL1。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测学习探究 基础自学落实重点互动探究学习小结主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测自我检测 1
18、2 检测学习效果体验成功快乐3 4 5 请选择题目解析A6 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，用锌作阳极电解池的阳极失电子发生氧化反应、阴极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，Fe2移动到阴极上发生反应 Fe22e=Fe，使得到的 Al 不纯。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测自我检测 检测学习效果体验成功快乐请选择题目解析1 B2 3 2某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极
19、电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使 Cl2 被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaClBa 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaClCa 为阳极，b 为阴极；HClO 和 NaClDa 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl4 5 6 有关反应有 2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2 Cl2，Cl2 2NaOH=NaCl NaClOH2O，因阳极生成 Cl2，阴极生成NaOH，为使二者充分作用，Cl2 应在下端产生，从而推知电源 b 为正极，a 为负极，消毒液的主要成分
20、是 NaCl、NaClO。主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测自我检测 检测学习效果体验成功快乐请选择D1 2 3 4 5 6 3 利用电解法可将含有 Fe、Zn、Ag、Au 等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以纯铜作阳极B电解时阳极发生还原反应C纯铜连接电源负极，其电极反应式是 Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量 Ag、Au 等金属的阳极泥越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子，变成Fe2、Zn2进入溶液，然后是铜失去电子，变成Cu2进入溶液，因Ag、Au等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在电解槽底部成为阳极泥，D正确。电解法精炼金属铜时，粗
21、铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2得到电子后析出，附着在阴极上，故纯铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应，A、B、C错误主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测自我检测 检测学习效果体验成功快乐请选择1 2 3 4 5 6 4 将含 0.4 mol CuSO4 和 0.4 mol NaCl 的水溶液 1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一个电极上得到 0.3 mol 铜，求在另一个电极上析出的气体在标准状况下的体积是()A5.6 L B6.72 L C13.44 L D11.2 L解析 阴极：0.3 mol Cu2得到 0.6 mol 电子阳极：失
22、去的电子数也应为 0.6 mol2Cl 2e =Cl20.4 mol0.4 mol0.2 mol4OH4e=2H2OO20.2 mol0.05 mol得到 Cl2和 O2共 0.25 mol，标况下的体积为 5.6 L。A 主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测自我检测 检测学习效果体验成功快乐请选择题目解析1 2 3 4 5 6 5如图所示的 A、B 两个电解池中的电极均为铂，在 A 池中加入 0.05 molL1的 CuCl2 溶液，B 池中加入 0.1 molL1 的AgNO3 溶液，进行电解。a、b、c、d 四个电极上所析出的物质的物质的量之比是()A2241 B1121C2111 D
23、2121由电解规律可知：a、c 为阴极，b、d为阳极。a 极上析出 Cu，b 极上析出Cl2，c 极上析出 Ag，d 极上析出 O2。由电子守恒可得出：2eCuCl22Ag12O2，所以 a、b、c、d 四个电极上 所 析 出 物 质 的 物 质 的 量 之 比 为112122241。A 主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测自我检测 检测学习效果体验成功快乐请选择题目解析1 2 3 4 5 6 6 右图是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。(1)a 电极的名称_。(2)电解过程中观察到的现象_。(3)确定 N 出口的气体最简单的方法是_。(4)
24、电解的总反应离子方程式为_。(5)若将 b 电极换成铁作电极，写出在电解过程中U 形管底部出现的现象_。根据电子的流向，可以判断 a 极的名称，a极连接的是直流电源电子流出的一极，为负极，因此，a 极是电解池的阴极；那么 b 极为阳极，产物为 Cl2，检验 Cl2的方法是用湿润的淀粉-KI 试纸；当将 b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出 H2 后剩余的OH结合，首先生成 Fe(OH)2 沉淀，然后转化为 Fe(OH)3 沉淀。阴极a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为淀粉KI试纸检验，若试纸变蓝则气体为Cl2底部有白色沉淀产生，两极均有气泡产生；黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色用湿润的很快变为灰绿色，最终变为红褐色主目录目标定位知识回顾学习探究自我检测本讲内容结束请完成课时作业