第四单元电解原理及其应用

高三化学教、学案第1页共15页12/20/2019-1-第四单元电解原理及其应用______教师___________________时间___________________班级___________________学习目标1．掌握电解的基本原理。2．了解电解原理在工业中的应用电镀、铜的电解精炼和氯碱工业。学习建议1．本章编排于原电池、氧化—还原反应、电解质基本理论知识之后，运用已有的上述知识，采用对比的方法，建构知识体系，进行电解原理及其应用的学习。2．学习电镀铜时，回顾氧化—还原反应规律，联系电解原理，掌握放电规律。3．巩固电解原理，联系元素及化合物知识，更好地掌握氯碱工业的原理及其应用。注：有关答案在本单元最后高三化学教、学案第2页共15页12/20/2019-2-第一节电解原理(一)学习目标1．习巩固原电池及电解质的有关知识。2．掌握电解的基本原理。学习过程一、自学探究1．电解质是指在_____________能够导电的_______________。2．电离是指电解质_____________或__________状态下离解成____________过程。3．电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下，形成_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前题。4．分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。研究两池的关系（结构、原理）。（1）原电池由_________________组成。较活泼的金属是_____极，较不活泼的金属（或能导电的非金属）是_______极。（2）电解池由________________组成，其中与外电源的正极相连的极板叫____极，与外电源的负极相连的极板叫_____极。（3）原电池是把______能转化为________能的装置。电解池是把______能转化为________能的装置。在能量转化过程中，都发生了__________反应。3．右图的装置会出现什么现象？依据是什么？并完成电极反应式和总反应式。高三化学教、学案第3页共15页12/20/2019-3-二、总结与评价[总结]使电流通过电解质溶液，而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程叫电解。电离是电解的前提。电解质的导电过程即是被电解过程。[评价]1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（）。A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快D．与电源负极相连的是电解槽的阴极2．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）。A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液3．用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氯气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是（）。Ａ．２７mgＢ．５４mgＣ．１０８mgＤ．２１６mg.４．Ａ、Ｂ、Ｃ是三种金属，根据下列①、②两个实验，确定它们的还原性强弱顺序为（）。①当Ａ与Ｂ浸在稀硫酸中用导线相连，Ａ上有气泡逸出，Ｂ逐渐溶解。②电解物质的量浓度相同的Ａ、Ｃ盐溶液时，阴极上先析出Ｃ（使用惰性电极）。Ａ．ＡBCB．BCAC．CABD．BAC高三化学教、学案第4页共15页12/20/2019-4-第一节电解原理(二)学习目标1．用电解原理，了解铜的精炼及电镀铜的基本方法。2．掌握一定条件下的阴、阳离子放电（即微粒得失电子的能力）先后顺序。学习过程一、自学探究1．填写下列空白：⑴电解通电时，电子从电源的_____极沿导线流入电解池的_____极，在阴极区氧化性强的微粒先得电子，被_________。同时，电子又从电解池的________流出，沿导线流回电源的正极，即在阳极区还原性强的微粒（包括极板）先_______电子被_______。⑵当极板材料（阳极）为Pt或C时，还原性非常弱，此条件不被氧化称为______电极。当极板材料（阳极）为Cu等金属（除了Pt和C），还原性强，易_______电子,易被氧化称为_______电极。阴离子放电顺序：S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根F－阳离子放电顺序：Ag＋Hg2＋Fe3＋Cu2＋H＋Pb2＋Sn2＋Fe2＋Zn2＋Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋1．当镀层金属作___极，含有镀层金属离子的电解质为电解液，把待镀金属制品浸入电镀液为____极时的电解即为_________。电镀时，由于两极得失电子相同，所以理论上电解液的浓度保持_________。2．为什么很多器件是镀铜的，镀层被破坏，结果会怎样？二、总结与评价[总结]1．电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极，待镀金属制品为阴极，含镀层金属离子为电镀液。2．电镀过程的特点：①牺牲阳极；②电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；③在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。[评价]1．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（）。A．HClB．NaOHC．Na2SO4D．NaCl2．下列关于铜电极的叙述，正确的是（）。高三化学教、学案第5页共15页12/20/2019-5-A．铜锌原电池中铜是正极B．用电解法精炼粗铜时，铜作阳极C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极3．将两个铂电极插入500mlCuSO4溶液中，进行电解。通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液的体积变化），此时溶液中氢离子浓度约为（）。A．4×10－3mol/LB．2×10－3mol/LC．1×10－3mol/LD．1×10－7mol/L4．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：H2+2NiO(OH)22Ni(OH)2根据此反应式，判断下列叙述正确的是（）。A．电池放电时，电池负极周围溶液的OHˉ不断增大B．电池放电时，镍元素被氧化B．电池充电时，氢元素被还原D．电池放电时，氢气是负极5．在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（）。A．1.62gB．6.48gC．3.24gD．12.96g6．关于“电解氯化铜溶液的PH值变化”问题，化学界有两种不同的观点：观点一：“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的PH值升高。观点二：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时PH值的变化如图所示曲线关系。请回答下列问题：（1）电解前氯化铜溶液的PH处于A点位置的原因是：（用离子方程式说明）。(2)“理论派”所持观点的理论依据是：。(3)“实验派”的结论是：，他们所述“精确的实验”是通过确定的。(4)你持何种观点，你所持观点的理由是：（从化学原理加以说明）。1.0PH0时间/S2.03.0高三化学教、学案第6页共15页12/20/2019-6-第二节氯碱工业学习目标1．掌握电解饱和食盐水的基本原理及其产品的主要用途。2．了解先进的电解制碱技术离子交换膜法。学习过程一、自学探究（课本56页图4---7）⑴一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极，即电极为_______电极，溶液中存在的离子有_________。根据放电的先后顺序，阳极电极反应式为______________。阴极电极反应式为_______________。总反应式为：________________。⑵电解前向溶液中滴加酚酞，现象_____________，随着电解反应的进行，溶液颜色由_______________，两极极板上都有_______________产生，如何检验气体的种类？二、总结与评价[总结]在饱和食盐水中接通直流电源后，溶液中带负电的OH—、和Cl—向阳极移动，由于Cl—比OH—容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出；溶液中带正电的Na+、和H+向阴极移动，由于H+比Na+容易失去电子，在阴极被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子放出；在阴极上得到NaOH。[评价]1．怎样除去饱和食盐水中Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋、SO42－等杂质，（方法、药品及反应方程式）。2．右图是世界上比较先进的电解制碱技术离子交换膜法电解原理示意图。写出各进出口的物质(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)。3．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，离子交换膜NaClClH(2)(1)(6)(5)(4)(3)OH高三化学教、学案第7页共15页12/20/2019-7-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()。A．a为正极，b为负极；NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl第三节电解饱和食盐水(二)学习目标1．巩固工业制碱原理。了解以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途。2．了解以氯碱工业为基础的化工生产过程的污染及其产品对环境污染。培养学生的良好的环保意识。学习过程一、自学探究1．用石灰石、食盐、焦炭、水为空气为原料制取漂白粉、聚氯乙烯、乙酸乙酯的有关化学方程式。3．见教材61页图4-13电解饱和食盐水装置。(1)碳棒和铁钉可以交换使用吗？为什么？高三化学教、学案第8页共15页12/20/2019-8-(2)教材第61页讨论2。二、总结与评价[总结]氯碱工业所得的NaOH、Cl2、H2都是重要的化工生产原料，进一步加工可得多种化工产品，涉及多种化工行业，如：有机合成、医药、农药、造纸、纺织等，与人们的生活息息相关。[评价]1．在制玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业生产中都需要的物质是（）。A．氧化钙B．石灰石C．氯化钠D．纯碱2．关于工业生产的下列叙述，不正确的是（）。A．将氢气和氯气混合后光照，使其反应生成氯化氢，再用水吸收得盐酸B．用硝酸镁作吸水剂，将稀硝酸蒸馏，浓缩制得95%以上的浓硝酸C．以石灰石、纯碱、石英为原料，在玻璃窑中加强热制取普通玻璃D．工业上采用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁3．取PH=4的某电解质溶液1.00L，用Pt电极进行电解，经过一段时间后，测得溶液的PH=1，且阴阳两极产物的物质的量之比为2：1，则该电解质溶液是（）。A．盐酸B．氯化钾溶液C．硝酸银溶液D．硫酸铜溶液4．用电解水的方法分析水的组成时，需要加入一些电解质以增强水的导电性，不宜加入的物质是（）。A．Na2SO4B．NaNO3C．KOHD．CuSO45．干电池的负极反应是：Zn–2e=Zn2＋，现以干电池作电源电解33.4g34%的硝酸钾溶液，一段时间后，测得溶液中溶质的质量分数为37.8%，则干电池中消耗锌的物质的量为（）。A．0.3molB．0.05molC．0.2molD．0.1mol6．用Cl2对饮用水消毒已有百年历史，这种消毒方法会使饮用水中的有机物发生氯代，生成有机化合物，对人体有害，世界环保联盟即将全面禁止用氯气对饮用水消毒，建议推用广谱性高效消毒剂二氧化氯(ClO2)（1）使用作饮用水消毒剂的优点是