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1、4.3 电解池第2课时电解原理的应用 学案人教版选修4 学习目标1.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。2.熟练应用电子得失守恒进行电解的计算。重点难点有关电解的应用及计算。1电解饱和食盐水(1)电极反响式阳极：发生_反响_。阴极：发生_反响_(2)总反响式化学方程式：_。离子方程式：_。(3)关于电解NaCl水溶液，以下表达正确的选项是()A假设在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色B假设在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色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2电镀(1)定义：电镀是应用
2、_原理在某些金属外表镀上一薄层其他_或_的方法。(2)电镀池的构成(3)电镀目的：使金属增强_能力，增加美观和外表硬度。(4)在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的选项是()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，溶液中含有锌离子D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子3电解精炼铜(1)装置(2)电极反响(3)阳极泥铜的电解精炼过程中，粗铜中_的金属与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。(4)在某镀件上镀铜时，电镀液中CuSO4的浓度如何变化电解精炼铜时，电解液中CuSO4的浓度如何变化4电冶金(1)金属冶炼
3、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)电冶金：电解是最强有力的氧化复原手段，适用于一些_单质的制取，如冶炼_等活泼金属。(3)电解熔融的氯化钠阳极反响： _；阴极反响： _；总反响： _。一、电解饱和食盐水如右图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水。1饱和食盐水中存在哪些离子在电场中它们的移动方向如何2根据已学知识检验两极的气体产物。3写出电极反响式和电解反响的化学方程式并指明阴极和阳极。答案现象电极反响式阴极阳极电解反响的化学方程式：_阴极：与电源负极相连的电极；阳极：与电源正极相连的电极。典例1取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两
4、根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。那么以下说法错误的选项是()Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连接C电解过程中，水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小听课记录：变式训练1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，那么对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的选项是()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；H
5、ClO和NaCl二、铜的精炼和电镀1铜的精炼过程中，粗铜中的杂质(锌、铁、镍、银、金和铂等)是怎样被除去的2电镀铜、精炼铜的比较电镀铜精炼铜形成条件_作阳极，_作阴极，电镀液必须_作阳极，_作阴极，_作电解液电极反响阳极：_阳极：_阴极：_阴极：_溶液浓度变化典例2冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。工业上通常通过电解法除去这些杂质制得精铜，以提高铜的使用价值，扩大铜的应用范围。(几种金属的相对原子质量是：Fe56，Ni59，Cu64，Zn65，Ag108，Au197)请完成以下问题：(1)一般来说，电解精炼铜的初始电解质溶液里的阳离子是_，写出铜的电解精炼
6、过程中的阴极反响式_。(2)如果转移0.020mole，以下说法中一定正确的选项是_。阴极质量增加0.64 g阳极质量减少0.64 g电解质溶液的质量保持不变电解质溶液的温度保持不变听课记录：变式训练2在50mL0.2molL1的CuSO4溶液中插入两个电极通电电解(不考虑水分蒸发)。那么：(1)假设两极均为铜片，试说明电解过程中溶液浓度的变化情况：_。(2)假设阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反响式是_。(3)如不考虑H在阴极上放电，当电路中有0.04mole通过时，阴极增重_g，阴极上的电极反响式是_。三、有关电解的计算1电解的有关计算常涉及的问题(1)两极产物的定量计算；(2)溶液pH的计算
7、pHlgc(H)；(3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定；(4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量。2步骤(1)根据与电源的连接情况或实验现象，准确判断电极上发生氧化复原反响的类型和电极名称；(2)准确写出电极反响式；(3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述适宜的方法建立等量关系求解。典例3将含0.4molCuSO4和0.4molNaCl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0.3mol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 LB6.72 LC13.44 LD11.2 L听课记录：参考答案课前准备区1(1)氧化
8、2Cl2e=Cl2复原2H2e=H2(2)2NaCl2H2O2NaOHH2Cl22Cl2H2OCl2H22OH(3)B电解食盐水时发生的反响：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2总反响：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2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溶液后发生反响：Cl22I=I22Cl，溶液呈棕色，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。2(1)电解金属合金(2)镀层金属待镀的金属制品含有镀层金属离子的溶液(3)抗腐蚀(4)A3(1)粗铜精铜(2)Cu2e=Cu2Cu22e=Cu(3)不
9、如铜活泼(4)镀铜时，电镀液中CuSO4的浓度保持不变；电解精炼铜时，电解液中CuSO4的浓度减小。4(1)金属离子复原(2)活泼金属钠、钙、镁、铝(3)2Cl2e=Cl22Na2e=2Na2NaCl(熔融)2NaCl2课堂活动区一、1在饱和食盐水中，存在着Na、Cl、H、OH四种离子；通电时Na、H向阴极移动，Cl、OH向阳极移动。2阳极产物：用玻璃棒粘一块湿润的KI淀粉试纸靠近阳极，一会儿发现试纸变蓝，说明阳极放出的气体是Cl2。阴极产物：用一小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，假设听到“噗的一声，那么说明收集的气体是H2。3有无色无味气体产
10、生2H2e=H2有黄绿色有刺激性气味的气体产生2Cl2e=Cl22NaClH2OH2Cl22NaOH变式训练1B二、1粗铜中的锌、镍、铁等比铜活泼的金属发生氧化反响溶解变成金属阳离子进入溶液；银、金、铂等不如铜活泼的金属，在电解过程中不发生反响，沉积在电解池的底部形成阳极泥。而阴极只有Cu2放电，Zn2、Ni2、Fe2等留在了电解质溶液中。2镀层金属镀件含有镀层金属的离子粗铜精铜CuSO4溶液Cu2e=Cu2Cu22e=CuZn2e=Zn2，Cu2e=Cu2等Cu22e=Cu电镀液的浓度根本不变溶液中溶质浓度减小典例2 (1)H和Cu2Cu22e=Cu(2)解析电解精炼铜的电解质溶液一般为用硫
11、酸酸化了的硫酸铜溶液，其中的阳离子是H和Cu2。粗铜中Fe、Zn、Ni均有可能放电转化为Fe2、Zn2、Ni2，Fe2、Zn2、Ni2、H和Cu2中放电能力Cu2最强，所以在阴极上放电的只有Cu2，当有0.020mole转移时阴极增加64 gmol10.64 g。Ag和Au都不能放电，只是以固态单质的形式沉积于电解槽的底部。Fe、Zn、Ni中，有相对原子质量比Cu大的，也有相对原子质量比Cu小的，且Fe、Zn、Ni的放电能力都强于Cu，首先在阳极上被溶解，因此阳极上放电的不只是铜，阳极质量减少量不固定，电解质溶液的质量也不会保持不变。在电解精炼铜的过程中，能量转化的形式主要是电能转化为化学能，但也有一局部电能转化为热能，电解质溶液的温度肯定会变化。变式训练2(1)不变(2)Zn2e=Zn2(3)1.28Cu22e=Cu解析(1)(2)小题类似于电镀原理，(3)由Cu22e=Cu可知2mole1molCu，故阴极析出Cu：0.02mol64 gmol11.28 g。典例3A阴极：0.3molCu2得到0.6mol电子阳极：失去的电子数也应为0.6mol2Cl2e=Cl204mol0.4mol0.2mol4OH4e=2H2OO20.2mol0.05mol得到Cl2和O2共0.25mol，标况下的体积为5.6 L。变式训练3D