0电解原理的应用学案

1第二课时电解原理的应用学案年级主任：张中利备课组：高二化学备课人：唐国军备课时间：2012.10.23１.知识与技能⑴了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的电解原理，能准确书写电极反应式和电解反应式；掌握惰性材料作电极时，离子的放电顺序。２.过程与方法⑴通过电解熔融的氯化钠、观看氯碱工业的模型、精炼粗铜及电镀铜等，培养观察、分析、推理、归纳总结、迁移探究的能力。３.情感态度与价值观激发自主探究的意识，培养“由表及里”的分析问题的辩证唯物主义观点的教育。同时进行环境保护的教育，提高环保意识。问题一、氯碱工业的电解原理（电解食盐水）【自主学习】分析：氯碱工业就是电解饱和食盐水，在饱和食盐水溶液中，含有、、、，阳离子、在阴极上的放电顺序是；阴离子、在阳极上放电顺序是。所以，电极反应式为：阳极；阴极。将两个电极反应式相加，得到电解的总反应式为。故，在阴极上得到的产物是和，阳极上得到的产物是。[合作探究]：电解熔融的食盐和饱和的食盐水的异同点？电解熔融的食盐电解饱和的食盐水目的制取金属钠制取NaOH和Cl2条件熔融（无水）水溶液电极反应阳极阴极产物总反应方程式问题二、铜的精炼的原理（铜的电解精炼）【自主学习】⒈精炼粗铜是将铜溶解重新冶炼成铜的过程。⒉利用电解的原理，若将粗铜溶解，必将粗铜作极，精铜作极，电解质溶液中必须含有（离子），阳极上不活泼的金属以的形式沉在电解池中，活泼的金属以的形式进入溶液。阳极（少量、）；阴极。问题三、生产生活中电镀的原理（电镀）【自主学习】⒈电镀是应用电解原理在金属表面镀上一薄层的过程。⒉电镀主要的目的是、或。⒊电镀池的阳极是，阴极是，电镀液中一定含有的离子。[合作探究]：用惰性电极电解电解质溶液的变化规律。惰性电极电解电解质溶液时，溶液的PH值变化与发生电解反应的离子有密切关系，常见的一些物质的PH值及其它性质的变化如下所示：类型电极反应特点物质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化PH值变化恢复原浓度电解水型水电离出的放电阴极：阳极：强碱（如）含氧酸（如）活泼金属含氧酸盐（如）电解电解质型电解质电离出的阴离子在极上电子，阳离子在极上电子无氧酸（）不活泼金属无氧酸盐（）2放H2生碱型阴极：水电离出H＋放电阳极：电解质电离出的离子在极上失电子活泼金属无氧酸盐（）放O2生酸型阴极：电解质电离出的离子在极上得电子阳极：水电离出的放电，不活泼金属含氧酸盐（、）小结：电解池、电解精练池、电镀池的比较电解池电解精练池电镀池定义将电能转变成化学能的装置应用电解原理将不纯的金属提纯的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件①两电解接直流电源②电极插入电解质溶液或熔融电解质中③形成闭合回路①不纯金属接电源正极，纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属阴极：纯金属阳极：镀层金属阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应问题四、电解的计算⒈有关电解的计算通常是某些产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的PH值、物质的量浓度等。⒉解答此类题目主要依据有：⑴依据电解方程式或电极反应式，列比例式求解；⑵依据各电极、线路中转移的电子守恒，特别多个电解池串联的，在各电极、线路中通过的电量相等，列等式求解。【针对练习】1.用石墨电极电解100mL与CuSO4溶液，通电一段时间后，铜离子完全反应时阳极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/L【问题分析】例1：现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取NaOH、H2和Cl2。请回答下列问题：⑴在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为。⑵电解之前，食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的、Ca2+、Mg2+、SO42－等杂质离子，使用的试剂有：a．Na2CO3溶液，b．Ba（OH）2溶液，c．稀盐酸，其合理的加入顺序为（填试剂序号）。⑶如果在容积为10L的离子交换膜电解槽中，1min后在阴极可产生11.2L（标准状况）Cl2，这时溶液的pH值是（填“升高”、“降低”或“不变”），溶液中c（OH－）为(设体积保持不变)。⑷若没有阳离子交换膜的存在,则电解饱和食盐水的化学方程式是.3针对性练习：1．氯碱工业中，能穿过离子交换膜的是（）A．Cl－B．OH－C．Na＋D．Cl22．用石墨作电极，电解下列物质的溶液，溶液的pH值升高的是（）A．H2SO4B．NaOHC．Na2SO4D．NaCl例题2：用石墨电极电解100mLH2SO4和CuSO4的混合液，通电一段时间，两极上均产生2.24L（标准状况）气体，则原混合液中Cu2+的浓度是多少？【课堂练习达标】5．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是（）A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有锌离子B．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有锌离子C．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有亚铁离子D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有亚铁离子6．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质（括号中），溶液能与原溶液完全相同的是（）A．CuCl2（CuSO4）B．NaOH（H2O）C．NaCl（HCl）D．CuSO4（Cu2O）7．关于电解食盐水，下列说法正确的是（）A．电解时阳极得到氯气，阴极得到金属钠B．若在阳极附近滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在阴极附近滴入酚酞溶液，溶液呈无色D．电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性8．如图为相互串联的甲乙两个电解池，E、F为直流电源的两个电极。乙池溶液是滴有酚酞的食盐水电解过程中，发现电极D附近先变红。请回答：⑴电源E极为极。⑵甲池若为精炼铜的装置，A极是极，材料是，电极反应为；B极是极，材料是，电极反应为，电解质溶液为。⑶若甲池阴极增重12.8g，则乙池阴极放出气体在标准状况下的体积为。4第三课时电解原理的应用学案年级主任：张中利备课组：高二化学备课人：唐国军备课时间：2012.10.23(第三课时)【典例精析】【例1】如右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d石墨电极，则下列有关判断正确的是（C）A.a为负极，b为正极B.a为阳极，b为阴极C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，Cl-物质的量浓度不变【解析】依据电流方向，可推出a为电源正极，b为负极，则c是电解池的阳极，Cl－失电子转化为Cl2；d是电解池的阴极，产生Cu，d电极质量会增加。【例2】.用石墨电极持续电解下列溶液（电流强度不变），阳极上产生气体的的量可能发生如下图所示变化的是（D）A.KI溶液B.Na2SO4溶液C.CuSO4溶液D.NaCl溶液【解析】电解KI溶液时，I－优先在阳极失去电子生成I2，起初没有气体放出。电解Na2SO4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图象中不可能出现拐点。电解CuSO4溶液时，一直是OH－在阳极失去电子生成O2，图象中同样不可能出现拐点。电解NaCl溶液时，Cl－优先在阳极失去电子生成Cl2，当Cl－消耗完时，转换为OH－放电而生成O2，每转移1mol电子，可生成0.5molCl2，但只能生成0.25molO2，也就是说，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图象完全吻合。【例3】.有X、Y、Z、M四种金属，已知：X可以从Y的盐溶液中置换出Y；X和Z组成原电池时，Z为正极；Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；M的离子氧化性强于Y的离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（D）A.XYZMB.XZMYC.MZXYD.XZYM【解析】X可以置换出Y，说明金属活动性XY；X和Z作原电池电极时，Z为正极，说明金属活动性XZ；Y和Z的离子共存，Y离子先放电，说明金属活动性ZY；M的离子氧化性强于Y的离子，说明金属活动性MY；所以XZYM。【例4】.用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是（B）阳极阴极溶液甲物质乙A.PtPtNaOHNaOH固体B.PtPtH2SO4H2OC.CPtNaCl盐酸D.粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2【解析】电解NaOH、H2SO4溶液，都是电解水，所以加水就可以复原，A错误；B正确；电解电解电解的定义电解原理的应用定义：电能转化为化学能阴阳极的判断电解时电极产物的判断阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连阳极产物的判断阴极产物的判断阳极：阴离子的放电顺序阴极：阳离子的放电顺序氯碱工业电镀铜的电解精练电解法冶炼金属5NaCl溶液后应加入氯化氢使之复原，如果加盐酸，会使NaCl溶液物质的量浓度减小，C错误；D选项，阳极：Cu-2e－→Cu2＋，阴极Cu2＋＋2e－→Cu，电解质溶液物质的量浓度没变，不用加任何物质。【例5】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，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（B）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【解析】用石墨作电极时，在阳极上应是Cl－放电，2Cl－－2e－→Cl2，在阴极上是水电离出的H＋放电，2H＋＋2e－→H2，水电离出的H＋消耗后，产生的OH－与Cl2反应产生ClO－，则消毒液为NaClO和NaCl，如果Cl2在上端产生，则Cl2直接向外排出，不能与OH－反应，故Cl2应在下端产生，即b为电源的正极，与之相连的碳棒为阳极。【针对性练习】【题1】下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（）A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色【题2】下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述中，正确的是（）A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的B.金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极C.在电解质溶液中，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动D.相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相同【题3】下列叙述中不正确的是（）A.电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应B.不能自发进行的氧化还原反应可通过电解实现C.电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应D.电解饱和食盐水时，阳极得到NaOH溶液和氢气【题4】用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解质溶液的酸性增强的是（）A.CuCl2溶液B.AgNO3溶液C.BaCl2溶液D.H2SO4溶液【题5】电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为（）A.0.28LB.0.56LC.014LD.11.2L【题6】用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了xg，则（）A.电解液质量增加xgB.阴极质量增加xgC.阴极质量增加ag，axD.阴极质量增加bg，bx【题7】当用铜做电极电解CuSO4溶液时，在阴极的产物是（）A.铜B.铜和氧气C.氧气D.氢气Na2SO4溶液6【题8】下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（）A.粗铜极做阳极B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为Cu2++2e－→CuC.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D.电解铜的纯度可达99.95%~99.98%【题9】海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是()A.两个电极必须都用惰性电极B.阳极必须用惰性电极，阴