1、第四章 第三节 电解池 第2课时 电解原理的应用1.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，会书写电极反应式及化学方程式。2.学会电解的有关计算。目标导航 基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目索引 一、电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气 基础知识导学 答案 1.现象(装置如图)(1)阳极上：。(2)阴极上：。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)。产生黄绿色气体产生无色气体，阴极附近溶液变红Cl、OHH、NaClOH2Cl2e=Cl2氧化HNa2H2e=H2
2、还原相关视频 答案 3.总反应化学方程式：。离子方程式：。思考 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褪色的原因是什么？答案 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具有漂白性。2NaCl2H2O=电解 2NaOHCl2H22Cl2H2O=电解 H2Cl22OH二、铜的电解精炼(粗铜含Zn、Fe、Ni、Au、Pt、Ag等)答案 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。粗铜纯铜硫酸铜纯铜粗铜Cu-2e-=Cu2+Cu2+-2e-=CuCuSO4相关视频 答案 2.电
3、解特点 电解结束后，阳极泥中含有等，电解质溶液中的金属阳离子有，阴极得到。Au、Pt、AgZn2、Fe2、Ni2、Cu2精铜三、电镀 答案(1)根据图示，书写电极反应式：阳极：；阴极：。(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。Cu2e=Cu2Cu22e=Cu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相关视频 四、电冶金 答案(1)金属冶炼的本质：使
4、矿石中的获得电子，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：。金属离子还原2Cl2e=Cl22Na2e=2Na2NaCl(熔融)=电解 2NaCl2练一练 答案 1.判断正误(正确打“”，错误打“”)(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等于阴极增
5、加的质量()解析答案 2.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，溶液呈棕色 C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 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答案 3.粗铜的电解精炼如右图所示。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
6、成阳极泥沉积下来。cCu22e=CuAu、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2的形式进入电解液答案 4.请说明粗铜中的杂质是如何除去的？答案 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；比铜不活泼的金属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)。返回 一、电解原理的应用 重点难点探究 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，已
7、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 纯铜 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 电解质溶液浓度的变化 电解质溶液成分及浓度均不变 Cu2减少，粗铜中比铜活泼的金属阳离子进入例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.电解时以纯铜作阳极 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 解析答案 金属电解精炼时，溶液中增加较活泼
8、的金属阳离子，被提纯金属阳离子的浓度减少。反思感悟 变式训练1 臭氧是常见的强氧化剂，广泛用于水处理系统。制取臭氧的方法很多，其中高压放电法和电解纯水法原理如图所示，下列有关说法不正确的是()解析答案 A.高压放电法，反应的原理为 B.高压放电出来的空气中，除含臭氧外还含有氮的氧化物 C.电解时，电极b周围发生的电极反应有3H2O6e=O36H和2H2O4e=O24H D.电解时，H由电极a经聚合固体电解质膜流向电极b 3O2=放电 2O3二、有关电解计算的三种常用方法例2 用铂电极电解50 mL CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2 molL1)，当阴极析出9.6 g固体时，阳极产生
9、标准状况下氧气_L。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2Cl 2e=Cl2，4OH 4e=2H2OO2，生成Cl2为 0.05 L2 molL10.1 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，则产生的氧气标准状况下的体积为0.025 mol22.4 Lmol10.56 L。0.56解析答案 1.有关电解计算的三种常用方法(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
10、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。归纳总结 2.电解计算的注意事项(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。变式训练2 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_。解析 用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应式为阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O。当有1.0103 mol的OH放电
11、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：0.032 g。解析答案 0.032 g(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，溶液的pH是_。解析答案 解析 阳极：4OH4e=2H2OO2 4 mol 1 mol n 5.6103 L22.4 Lmol1n1.0103 mol，消耗 1.0103 mol OH，生成 1.0103 mol H则 c(H)1.0103 mol1 L1.0103 molL1pHlgc(H)lg(1.0103)3。3返回 1.下列描述中，不符合生产实际的是()A.电解熔融的氧
12、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 电解池的阳极发生失电子氧化反应、阴极发生得电子还原反应。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。随堂达标检测 解析答案 A123412342.如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是()解析答案 A.电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D
13、.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析答案 12343.三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO，把二价镍氧化为三价镍。以下说法不正确的是()A.可用铁作阳极材料 B.电解过程中阴极附近溶液的pH升高 C.阳极反应方程式为2Cl2e=Cl2 D.1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子 解析答案 4.以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol，则阴极上析出铜的质量为()A.0.64 gB.1.28 gC.2.56 gD.5.12 g 1234解析 2CuSO42H2O=电解 2Cu O2 2H2SO40.020 0 mol 0.010 0 molm(Cu)0.020 0 mol64 gmol11.28 g。B返回
