高中化學(xué) 專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化 第二單元 第4課時(shí) 電解原理的應(yīng)用課件（選修4）-人教版高中選修4化學(xué)課件

1、專題1第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第4課時(shí) 電解原理的應(yīng)用核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.變化觀念與平衡思想：通過(guò)對(duì)氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。新知導(dǎo)學(xué) 啟迪思維 探究規(guī)律達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN課時(shí)對(duì)點(diǎn)練 注重雙基 強(qiáng)化落實(shí)01新知導(dǎo)學(xué)一、電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)(1)概念：用電解 的方法來(lái)制取 ，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè)，稱為氯堿工業(yè)。(2)原理：

2、通電前，氯化鈉溶液中含有的離子是 。通電時(shí)，移向陽(yáng)極的離子是 ，移向陰極的離子是 。陽(yáng)極反應(yīng)式為 ；陰極反應(yīng)式為 ；因 放電，促進(jìn)了水的電離，使陰極區(qū)溶液顯 性。飽和食鹽水氫氧化鈉、氫氣和氯氣Na、Cl、H、OHCl、OHNa、H2Cl2e=Cl22H2e=H2H堿電解的總反應(yīng)式化學(xué)方程式為 ；離子方程式為 。(3)氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程陽(yáng)離子交換膜電解槽陽(yáng)離子交換膜的作用：只允許Na等陽(yáng)離子通過(guò)，不允許Cl、OH等陰離子及氣體分子通過(guò)，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量和質(zhì)量。(1)氯堿工業(yè)規(guī)律的記憶口訣：氫氣燒堿出陰極，氯

3、氣陽(yáng)極相隔離。因?yàn)殛?yáng)極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2會(huì)發(fā)生反應(yīng)，Cl2和NaOH會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此工業(yè)上常用特殊的電解槽電解飽和食鹽水，一般用陽(yáng)離子交換膜將電解槽分隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)。陽(yáng)極區(qū)Cl放電生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水會(huì)使陽(yáng)極區(qū)呈酸性。相關(guān)鏈接相關(guān)鏈接(2)離子交換膜法制燒堿離子交換膜法電解飽和食鹽水制燒堿的主要原理是使用的陽(yáng)離子交換膜有特殊的選擇透過(guò)性，只允許陽(yáng)離子通過(guò)而阻止陰離子和氣體通過(guò)，即只允許H、Na通過(guò)，而Cl、OH和兩極產(chǎn)物H2和Cl2無(wú)法通過(guò)，因而起到了防止陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2相混合而導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn)，還起到了避免Cl2和陰極另一產(chǎn)物NaOH反應(yīng)

4、而影響燒堿純度的作用，其裝置如圖所示。當(dāng)接通電源后，在電場(chǎng)的作用下，帶負(fù)電的Cl和OH移向陽(yáng)極，帶正電的Na和H移向陰極，在這種條件下，電極上發(fā)生的反應(yīng)分別為陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2隨著電解的不斷進(jìn)行，陰極區(qū)溶液的OH濃度越來(lái)越大，并生成NaOH，電解飽和食鹽水的總反應(yīng)為2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2。2.電鍍(1)電鍍的概念：應(yīng)用 原理在某些金屬或非金屬材料表面鍍上一薄層其他 或 的過(guò)程。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，抗腐蝕性能增強(qiáng)。(2)某電鍍銀實(shí)驗(yàn)裝置(電鍍池)如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：銀為 金屬，與直流電源的 相連，作陽(yáng)極；待鍍金屬與直流電源的 相連，作陰極

5、；含銀離子溶液為 ，含有鍍層金屬離子。陽(yáng)極反應(yīng)式為 ；陰極反應(yīng)式為 。電解金屬合金鍍層正極負(fù)極電鍍液Age=AgAge=Ag可觀察到的現(xiàn)象是待鍍金屬表面 ，銀 。含銀離子溶液濃度的變化是 。鍍上一層光亮的銀不斷溶解不變(3)電鍍的特點(diǎn)是陽(yáng)極參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。(1)電鍍規(guī)律記憶口訣：鍍層陽(yáng)極待鍍陰，鍍層離子溶液跟。我與電解共原理，濃度不變要記真。(2)電鍍特點(diǎn)：“1多、1少、1不變”。“1多”是指陰極上有鍍層金屬沉積，“1少”是指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解，“1不變”是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。相關(guān)鏈接相關(guān)鏈接3.電解精煉銅(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多

6、種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。電解池的構(gòu)成是用_作陽(yáng)極，用_作陰極，用_作電解質(zhì)溶液。(2)陽(yáng)極反應(yīng)式為_等；陰極反應(yīng)式為_。(3)電解精煉銅的原理：粗銅中比銅活潑的金屬_等，失去電子形成陽(yáng)離子而溶解(殘留在溶液中)；比銅不活潑的金屬_等，以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽的底部(形成陽(yáng)極泥)；粗銅中的銅在純銅上析出。粗銅純銅硫酸銅溶液鋅、鐵銀、金Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2Cu22e =Cu4.電冶金(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的 獲得電子，從它們的化合物中_出來(lái)。如Mnne=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)

7、。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉：陽(yáng)極反應(yīng)式為 ；陰極反應(yīng)式為 ；總反應(yīng)方程式為2NaCl(熔融) 2NaCl2。金屬離子還原2Cl2e=Cl22Na2e=2Na分析電解應(yīng)用問(wèn)題的思維模型(1)看電池(所給裝置是電解池還是電鍍池)，分電極(由電源的正極和負(fù)極確定)；(2)析溶液(電解質(zhì)溶液中含有的離子)，判流向(電子的流向、離子移動(dòng)方向)；(3)定微粒(確定兩極上發(fā)生反應(yīng)的微粒)，寫反應(yīng)(電極反應(yīng)式、總反應(yīng)方程式)。歸納總結(jié)例1化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組在學(xué)習(xí)化學(xué)電源和氯堿工業(yè)相關(guān)知識(shí)后，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他們?cè)O(shè)計(jì)組裝了如圖所示裝置，已知a為石墨電極，b為鐵電極，c為鋁電極(已除去表面氧化膜)，d為多

8、孔石墨電極，燒杯中是足量飽和食鹽水(滴有酚酞)，連好導(dǎo)線后，電流計(jì)指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。下列判斷正確的是A.b為負(fù)極，d為陽(yáng)極B.一段時(shí)間后，a和d電極附近溶液變紅C.b電極的電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2D.電解一段時(shí)間，當(dāng)B中出現(xiàn)大量白色沉淀時(shí)， 停止實(shí)驗(yàn)，再將A中溶液倒入B中混合，充分 振蕩，沉淀全部消失解析右側(cè)裝置為原電池，左側(cè)裝置為電解池。在右側(cè)裝置中，通入O2的電極為原電池的正極，其電極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，所以一段時(shí)間后d電極附近溶液變紅，Al為原電池的負(fù)極，Al失去電子生成Al3，Al3與溶液中的OH反應(yīng)生成白色Al(OH)3沉淀，電池總反應(yīng)式為4Al3O26H2O=4

9、Al(OH)3，a與電池的正極相連，故a為電解池的陽(yáng)極，b與電池的負(fù)極相連，故b為電解池的陰極，電解飽和NaCl溶液時(shí)，Cl在a極放電生成Cl2，H在b極放電生成H2，故一段時(shí)間后b電極附近溶液變紅。根據(jù)得失電子守恒，A中產(chǎn)生的NaOH與B中Al3結(jié)合的OH物質(zhì)的量相等，所以電解一段時(shí)間后，將A、B混合并充分振蕩，Al(OH)3能被NaOH全部溶解。例2在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是A.鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B.鉑作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有鋅離子C.鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D.鋅作陰極，鍍件作陽(yáng)極，溶液中含有亞鐵離子解析電鍍?cè)硎清儗咏?/p>

10、屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，含有鍍層金屬陽(yáng)離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。例3金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量鐵、鋅、銅、鉑等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2Ni2FeCuAgPt，因此Ag、Pt不會(huì)放電，以單質(zhì)形式在陽(yáng)極附近沉積下來(lái)，故D正確。1512345678910111213144.在冶金工業(yè)中，鈉、鎂、鋁等金屬常用電解法得到，其原因是A.都屬于輕金屬B.都屬于活潑金屬C.成本低廉D.這些金屬的化合物熔點(diǎn)較低15解析金屬冶煉方法的選取主要依據(jù)是金屬的活潑性強(qiáng)弱，不活潑的金屬可以用熱分解法制備，如加熱氧化汞；比較活潑的金屬用熱還原法制備，如用焦炭煉鐵；活潑的金屬

11、離子很難被其他還原劑還原，只能用電解法制備。由于鈉、鎂、鋁是活潑金屬，所以只能用電解法。12345678910111213145.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對(duì)電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClB.a為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClC.a為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaClD.a為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl151234567891011121314解析電解飽和氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣的過(guò)程，陰

12、極是氫離子得電子生成氫氣的過(guò)程，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，一定要讓氯氣在d電極產(chǎn)生，所以d電極是陽(yáng)極，c電極是陰極，則a為負(fù)極，b為正極，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，故B正確。1512345678910111213146.中學(xué)階段介紹的應(yīng)用電解法制備物質(zhì)主要有三種：一是鋁的工業(yè)制備，二是氯堿工業(yè)，三是金屬鈉的制備。下列關(guān)于這三種工業(yè)生產(chǎn)的描述中正確的是A.電解法制金屬鈉時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)式：Nae=NaB.電解法生產(chǎn)鋁時(shí)，需對(duì)鋁土礦進(jìn)行提純，在提純過(guò)程中應(yīng)用了氧化鋁或氫氧 化鋁的兩性C.在氯堿工業(yè)中，電解池中的陰極產(chǎn)生的是H2，NaOH在陽(yáng)極附近產(chǎn)生D.氯堿工業(yè)和

13、金屬鈉的冶煉都用到了NaCl，在電解時(shí)它們的陰極都是Cl失電子151234567891011121314解析A項(xiàng)，陰極反應(yīng)式為Nae=Na，錯(cuò)誤；15B項(xiàng)，氧化鋁和氫氧化鋁具有兩性，在分離提純時(shí)可用NaOH溶液將其溶解，過(guò)濾除去難溶物，再將 轉(zhuǎn)化成Al(OH)3，Al(OH)3熱分解即得Al2O3，正確；C項(xiàng)，陰極產(chǎn)物為H2和NaOH，陽(yáng)極產(chǎn)物為Cl2，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽(yáng)極都是Cl失電子，錯(cuò)誤。A.電解池的陰極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OHB.通入空氣的電極為負(fù)極C.電解池中產(chǎn)生2 mol Cl2時(shí)，理論上燃料電池中消耗0.5 mol O2D.a、b、c的大小關(guān)系為abc123456789101

14、11213147.氯堿工業(yè)的一種節(jié)能新工藝是將電解池與燃料電池相結(jié)合，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(電極未標(biāo)出)。下列說(shuō)法正確的是151234567891011121314解析題給電解池的陰極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，A項(xiàng)正確；題給燃料電池為氫氧燃料電池，通入空氣的電極為正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由整個(gè)電路中得失電子守恒可知，電解池中產(chǎn)生2 mol Cl2，理論上轉(zhuǎn)移4 mol e，則燃料電池中消耗1 mol O2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；題給燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為2H24e4OH=4H2O，正極反應(yīng)式為O24e2H2O=4OH，所以a、b、c的大小關(guān)系為cab，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

15、151234567891011121314題組二電解的有關(guān)計(jì)算8.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，用鉑電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)陰極產(chǎn)生12.8 g銅時(shí)，陽(yáng)極放出的氣體是A.1.12 L H2 B.1.12 L O2C.2.24 L H2 D.2.24 L O21512345678910111213141512345678910111213149.用含少量銀和鋅的粗銅作陽(yáng)極，純銅片作陰極，CuSO4溶液作電解液，電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極質(zhì)量減少了x g，則A.電解液質(zhì)量增加x gB.陰極質(zhì)量增加x gC.陰極質(zhì)量增加b g，bxD.陰極質(zhì)量增加b g，bM(Cu)，且還有一部分Ag要落入陽(yáng)極泥，所以陽(yáng)極溶解的金屬的質(zhì)量

16、大于陰極析出銅的質(zhì)量，即bx，所以B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；若陰極析出銅的質(zhì)量為b g，陽(yáng)極落入陽(yáng)極泥的Ag的質(zhì)量為m g，則電解質(zhì)溶液增加的質(zhì)量為(xmb) g，A項(xiàng)錯(cuò)誤。15123456789101112131410.用石墨電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢復(fù)到電解前的濃度。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為A.0.4 mol B.0.5 molC.0.6 mol D.0.8 mol15解析將Cu(OH)2改寫為CuOH2O，根據(jù)CuOH2O知，陽(yáng)極上OH放電生成O2，陰極上Cu2和H放電生成Cu和H2，根據(jù)氧原子守恒得n(O2)n

17、Cu(OH)20.2 mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2 mol40.8 mol，故D正確。123456789101112131411.用石墨作電極電解1 000 mL硝酸鉀和硝酸銅的混合溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極都收集到112 mL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，假定電解后溶液體積仍為1 000 mL，則電解后溶液的pH為A.4 B.3 C.2 D.115解析陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣0.005 mol，陰極產(chǎn)生氫氣0.005 mol。由2H2O 2H2O2可知，陰極產(chǎn)生0.005 mol氫氣時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣0.002 5 mol；由2Cu22H2O 2Cu4HO2可知，產(chǎn)生n(H)(0.005 mol0.002

18、5 mol)40.01 mol，c(H)0.01 molL1，pH2。123456789101112131412.(2018福州八縣期中)用惰性電極電解200 mL KCl和CuSO4的混合溶液，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后兩極分別得到11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體。原混合溶液中KCl的物質(zhì)的量濃度不可能為A.5 molL1 B.4 molL1C.2.5 molL1 D.1 molL115123456789101112131415123456789101112131413.工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子通過(guò))，其工作原理如圖所示。

19、15綜合強(qiáng)化ZONGHEQIANGHUAZONGHEQIANGHUA(1)該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式是_。4OH4e=O22H2O解析陽(yáng)極是左池，氫氧根放電。1234567891011121314(2)通電開始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因_。15H2O電離出的H放電，同時(shí)生成OH，OH濃度增大解析H2O電離出的H放電，同時(shí)生成OH，OH濃度增大。1234567891011121314(3)除去雜質(zhì)后得氫氧化鉀溶液，液體從出口_(填寫“A”或“B”)導(dǎo)出。15B解析K經(jīng)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右池，右池中H2O電離出的H放電，剩下OH；除去雜質(zhì)后得氫氧化鉀溶液從B口導(dǎo)出。14.蓄電池是一種可以反復(fù)充

20、電、放電的裝置，有一種蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是NiO2Fe2H2O Fe(OH)2Ni(OH)2，用該蓄電池電解(陰、陽(yáng)極均為惰性電極)M(NO3)x溶液時(shí)，若此蓄電池工作一段時(shí)間后消耗0.36 g 水。(1)電解時(shí)，電解池的陽(yáng)極應(yīng)連接_(填字母)。A.NiO2 B.FeC.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2123456789101112131415A解析電解池的陽(yáng)極應(yīng)連原電池的正極，故連NiO2。1234567891011121314(2)電解M(NO3)x溶液時(shí)某一極質(zhì)量增加m g，金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算式為_(用m、x表示)。1550mx解析蓄電池工作時(shí)，消耗0.36 g水，通過(guò)0.02 mol電子，由得失電子守恒知， 0.02，得M50mx。1234567891011121314(3)此蓄電池電解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，轉(zhuǎn)移相同量的電子時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生氣體_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，電解后溶液加水稀釋至1 L，溶液的pH為_。150.1682解析通過(guò)電子0.0