2018_2019年高中化学第四章电化学基础4.3.2电解原理的应用学案设计新人教版选修4.docx

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1、1第 2 课时 电解原理的应用学习目标1.了解电解反应的一般规律。2.了解氯碱工业、电镀、电冶金、电解精炼铜的原理。复习回顾1.电解池的构成条件?2.水溶液中离子的放电顺序?3.分析书写电解池电极反应的一般思路?课堂探究【交流研讨】以石墨为电极电解下列溶液,请写出电极反应式及总反应的化学方程式。(1)CuCl2溶液: 。 (2)NaCl 溶液: 。 (3)CuSO4溶液: 。 (4)Na2SO4溶液: 。 思考:通过对以上电解过程的分析,你发现了什么规律?电解质溶液 电解反应总方程式 规律CuCl2溶液 CuCl2 Cu+Cl2NaCl 溶液 2NaCl+2H2O H2+Cl 2+2NaOHC

2、uSO4溶液 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO42Na2SO4溶液 2H2O 2H2+O 2一、电解规律试完成下表:类型 电极反应特点 实例(溶质) 电解对象 电解质浓度电解质溶液复原需加入物质电解电解质型放 H2生碱型放 O2生酸型电解水型二、电解原理的应用1.氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业叫做氯碱工业。(1)在 NaCl 溶液中,NaCl 电离出 ,H 2O 电离出 。通电后,在电场的作用下, 向阴极移动, 向阳极移动。在阳极,由于 容易失去电子,被氧化生成 。阳极反应: 。在阴极,由于 容易得到电子被还原生成 ,使 H2O 电离平衡向右移动,因此阴极 浓度增大,p

3、H 。阴极反应: 。 由此,你能得出什么结论?(2)电解前向溶液中滴加酚酞,通电后现象是什么?(3)两极极板上都有气体产生,如何检验两种气体?3(4)在氯碱工业中需要注意哪些问题?怎么解决?2.铜的电解精炼已知粗铜中含有 Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等杂质,试讨论如何通过电解的方法将粗铜提纯。阴、阳极上分别发生什么反应?3.电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。(1)试讨论如何通过电解的方法在金属铁上镀铜,阴、阳极上分别发生什么反应。(2)试分析在粗铜精炼和在金属铁上镀铜的过程中,电解液的成分变化是否相同。4.电冶金电解饱和 NaCl 溶液能否得到金属钠?如何能通过电解

4、的方法得到金属钠?你能得出什么结论?随堂检测1.在冶金工业中,常用电解法得到钠、镁、铝等金属,其原因是( )A.都是轻金属 B.都是活泼金属C.成本低廉 D.这些金属的化合物熔点较低2.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时( )4A.粗铜接电源负极 B.纯铜作阳极C.杂质都将以单质形式沉积到池底 D.纯铜片增重 2.56g,电路中通过电子为 0.08mol3.欲在金属表面镀银,应把镀件作为电镀池的阴极。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 AgNO

5、3溶液C.Pt 和 Ag2CO3溶液 D.Pt 和 Ag2SO4溶液4.某溶液中含有溶质 NaCl 和 H2SO4,它们的物质的量之比为 31。用石墨作电极电解溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是( )A.阴极只析出 H2 B.阳极先析出 Cl2,后析出 O2C.电解最后阶段为电解水 D.溶液 pH 不断增大,最后为 75.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是( )A.装置在工业上可用于生产金属钠,电解过程中石墨电极有金属析出,此法也可用于生产活泼金属镁、铝等B.装置中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜,并且电流表示数不断变小C.装置中的离子交换膜只允许阳离子、阴

6、离子和小分子水通过D.装置的待镀铁制品应与电源正极相连6.用惰性电极电解饱和食盐水,当电源提供 0.2mol 电子时停止通电。若此溶液体积为2L,则所得电解液的 pH 是( )A.1 B.8 C.13 D.147.以惰性电极电解 CuSO4溶液,若阳极上产生气体的物质的量为 0.01mol,则阴极上析出Cu 的质量为( )A.0.64g B.1.28g C.2.56g D.5.12g8.在水中加入等物质的量的 Ag+、Ba 2+、Na +、S 、N 、Cl -形成溶液,将该溶液放O2-4 O-3在带有惰性电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为( )A.35.5108 B.16

7、207 C.81 D.10835.559.常温下用石墨作电极,电解 100mL 浓度均为 0.1molL-1的 Cu(NO3)2和 AgNO3的混合溶液,当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为 1.12L 时,假设溶液体积不变,下列说法正确的是( )A.阴极增重 1.4g B.所得溶液 pH1参考答案复习回顾1.直流电源;阴、阳电极;电解质溶液或熔融电解质;形成闭合回路。2.阴极:氧化性强的离子先得电子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸溶液)Pb 2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水溶液)Al 3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极:阳极金属或还原性强的离子先失电子活性电极S 2-I-Br-

8、Cl-OH-N S F-O-3 O2-43.课堂探究【交流研讨】(1)阳极反应:2Cl -2e- Cl2阴极反应:Cu 2+2e- Cu总反应式:CuCl 2 Cu+Cl2(Cu 2+2Cl- Cu+Cl2)(2)阳极反应:2Cl -2e- Cl2阴极反应:2H +2e- H2总反应式:2NaCl+2H 2O H2+Cl 2+2NaOH(2Cl -+2H2O H2+Cl 2+2OH -)(3)阳极反应:4OH -4e- 2H2O+O2阴极反应:2Cu 2+4e- 2Cu总反应式:2CuSO 4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO4(2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H +)(4)阳极反应:

9、4OH -4e- 2H2O+O26阴极反应:4H +4e- 2H2总反应式:2H 2O 2H2+O 2电解电解质 放 H2生碱 放 O2生酸 电解水一、类型 电极反应特点 实例(溶质) 电解对象 电解质浓度电解质溶液复原需加入的物质CuCl2HCl电解质 减小CuCl2HCl电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 适用于电解无氧酸(氢氟酸除外)溶液、不活泼金属的无氧酸盐溶液NaCl 电解质和水生成新电解质HCl放 H2生碱型阴极:2H +2e- H2阳极:电解质阴离子放电 适用于电解活泼金属的无氧酸盐溶液CuSO4 电解质和水生成新电解质CuO放 O2生酸型阴极:电解质阳离子放电阳

10、极:4OH -4e-2H2O+O2适用于电解不活泼金属的含氧酸盐溶液NaOHH2SO4Na2SO4水 增大 H2O电解水型阴极:4H+4e- 2H2阳极:4OH-4e- 2H2O+O2适用于电解含氧酸溶液、可溶性强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液二、1.(1)Na+、Cl - H +、OH - Na +、H + Cl -、OH -C Cl2 2Cl -2e- Cl2l- H+ H 2 OH - 增大 2H +2e- H2结论:氯碱工业发生的电极反应及总反应方程式:7阳极反应:2Cl -2e- Cl2阴极反应:2H +2e- H2总反应式:2NaCl+2H 2O H2+Cl 2+2NaOH2Cl-

11、+2H2O H2+Cl 2+2OH -(2)阴极附近的溶液由无色变为红色。(3)阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润碘化钾淀粉试纸变蓝色。阴极:收集纯净气体点燃,并在上方罩一个干冷烧杯,产生淡蓝色火焰,且烧杯内壁有水珠出现。(4)注意问题:避免 Cl2与 NaOH 溶液接触发生反应,使产品不纯,反应方程式:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O;避免生成物 H2和 Cl2混合,因为两者混合遇火或遇强光易发生爆炸。解决方法:使用离子交换膜。2.将粗铜为阳极,纯铜为阴极,CuSO 4溶液为电解液进行电解。阳极反应:Zn-2e - Zn2+ Fe-2e - Fe2+

12、 Ni-2e - Ni2+ Cu-2e - Cu2+阴极反应:Cu 2+2e- Cu3.(1)将铁作阴极,铜作阳极,CuSO 4溶液作电解液进行电解,电极反应如下:阳极反应:Cu-2e - Cu2+阴极反应:Cu 2+2e- Cu(2)在粗铜精炼过程中,电解液的浓度逐渐减小;在电镀的过程中,电解液的成分及酸碱性保持不变。4.不能,应用电冶金法(冶炼活泼金属钠、镁、铝等)得到金属钠。电解熔融状态的氯化钠:阳极反应:2Cl -2e- Cl2阴极反应:2Na +2e- 2Na总反应式:2NaCl(熔融) 2Na+Cl2结论:电解是最强有力的氧化还原手段,电解法是冶炼金属的一种重要方法。随堂检测1.B 2.D 3.B 4.D 5.B 6.C 7.B 8.C 9.B8