高中化學(xué) 5.2 電解與電鍍學(xué)案3 蘇教版選修6

1、電解與電鍍學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握電解和電鍍的基本原理，記住離子的放電順序。2.了解電解飽和食鹽水、冶煉鋁及電鍍的原理。情感目標(biāo)：1.聯(lián)系生活實(shí)際感受生活中的化學(xué)；由現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系初步形成辯證唯物主義世界觀。2. 通過(guò)對(duì)電解和電鍍的探索體會(huì)科學(xué)精神在研究中的作用。學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)：電解和電鍍的原理及其應(yīng)用。學(xué)習(xí)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)步驟：取一具支形管，向管內(nèi)加入飽和食鹽水，分別在兩端插入鐵棒和碳棒，作為陰極和陽(yáng)極接上直流電源（）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。電解分鐘以后，分別檢驗(yàn)產(chǎn)生的氯氣（碘化鉀淀粉溶液）和氫氣（收集、點(diǎn)燃）。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在形中滴入幾滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通電源, 極產(chǎn)生黃綠色的氣體， 極

2、產(chǎn)生無(wú)色氣體。將陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體通入碘化鉀淀粉溶液中，溶液變 色。將 極產(chǎn)生的氣體用小試管收集，移向點(diǎn)燃的酒精燈，可聽(tīng)到“噗”一聲。電解結(jié)束后，可見(jiàn)到形管中，陽(yáng)極區(qū)溶液呈 色，向形管中滴入酚酞試液，發(fā)現(xiàn)陰極區(qū)溶液呈 色。實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：1.所選具支U形管要短一點(diǎn),支管要靠上口一點(diǎn),管徑要大一點(diǎn)；2.食鹽水要飽和；3. 氯氣的導(dǎo)出導(dǎo)管插入碘化鉀淀粉溶液中不能太深。 4.氣流不大，要先通電電解二三分鐘后再收集氫氣，后檢驗(yàn)氫氣。二.鐵釘鍍鋅：實(shí)驗(yàn)步驟：1電鍍液的配制：先向燒杯中加入50ml蒸餾水，再加入3.5gZnCl2，12.5gKCl，硼酸，攪拌使之溶解，調(diào)節(jié)溶液的pH為。2鍍件的處理：用細(xì)砂紙打磨鐵

3、釘，使鐵釘粗糙的表面變得光滑，用水洗凈；把鐵釘放入 mol氫氧化鈉溶液中浸泡分鐘，除去油污，用水洗凈；把鐵釘放入的濃鹽酸中浸泡分鐘，取出，洗凈；最后將鐵釘放入：的稀硝酸中浸泡秒，取出，洗凈。3電鍍操作：用燒杯作電鍍槽，加入電鍍液，用鋅片作陽(yáng)極鐵釘作陰極，接通伏的直流電源，電鍍分鐘，后觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 實(shí)驗(yàn)注意點(diǎn)：處理鍍件時(shí)可讓學(xué)生共用試劑，在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，使鍍件盡量光潔，處理好后要盡快實(shí)驗(yàn)，否則極易生銹 。電壓不能太高，太高鍍層會(huì)不致密，一般為伏。電鍍液濃度不能過(guò)高。電鍍時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)課本上介紹電鍍分鐘，實(shí)際操作時(shí)只需分鐘即可。電鍍時(shí)兩極最好懸空且要固定，可用泡沫塑料固定。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：1電鍍液

4、的配制：用 的ZnCl2溶液。2鍍件的處理：用 。3電鍍操作：用燒杯作電鍍槽，加入電鍍液，用 作陽(yáng)極、 作陰極，接通伏的直流電源，電鍍分鐘，觀察現(xiàn)象。例1、將兩個(gè)鉑電極插入500mL CuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一定時(shí)間后，某一電極增重(設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時(shí)溶液中氫離子濃度約為A、4×10-3mol/L B、2×10-3mol/L C、1×10-3mol/L D、1×10-7mol/L 分析與解答：根據(jù)電解規(guī)律可知陰極反應(yīng):Cu2+2e-=Cu，增重0.064gCu，應(yīng)是Cu的質(zhì)量,根據(jù)總反應(yīng)方程式: 2CuSO

5、4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4->4H+ 2×64g4mol xx=0.002molH+= =4×10-3mol/L正確答案為A例2、某堿性蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為:Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列說(shuō)法中正確的是:A、放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Fe.B、放電時(shí)，正極反應(yīng)是：NiO2+2e-+2H+=Ni(OH)2C、充電時(shí)，陰極反應(yīng)是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2OD、充電時(shí)，陽(yáng)極附近pH值減小.分析與解答：根據(jù)原電池在放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),再根據(jù)元素化合價(jià)變化,可判斷該電

6、池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Fe,正極為NiO2,此電池為堿性電池,在書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)和總電池反應(yīng)方程式時(shí)不能出現(xiàn)H+,故放電時(shí)的電極反應(yīng)是:負(fù)極:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，正極：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-。原電池充電時(shí),發(fā)生電解反應(yīng),此時(shí)陰極反應(yīng)為原電池負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng),陽(yáng)極反應(yīng)為原電池正極反應(yīng)的逆反應(yīng),由此可判斷正確選項(xiàng)應(yīng)為A、D。例3、3溶液后，以Pt為電極進(jìn)行電解時(shí)，在A、B、C、D各電極上生成物的物質(zhì)的量之比為:_ 分析與解答：此裝置相當(dāng)于兩個(gè)電解槽串聯(lián)到一起,在整個(gè)電路中電子轉(zhuǎn)移總數(shù)相等.首先判斷各極是陽(yáng)極還是陰極，即電極名稱(chēng)，再分析各極發(fā)生的反應(yīng).A

7、極(陰極)反應(yīng):2H+2e-=H2，B極(陽(yáng)極)反應(yīng):2Cl-2e-=Cl2；C極(陰極)反應(yīng)：Ag+ e- =Ag；D極(陽(yáng)極)反應(yīng):4OH-4e-=2H2O+O2，根據(jù)電子守恒法可知,若整個(gè)電路中有4mol電子轉(zhuǎn)移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物質(zhì)的量分別為：2mol、2mol、4mol、1mol因此各電極上生成物的物質(zhì)的量之比為：2:2:4:1。例4、有三個(gè)燒杯，分別盛有氯化銅，氯化鉀和硝酸銀三種溶液；均以Pt作電極，將它們串聯(lián)在一起電解一定時(shí)間，測(cè)得電極增重總和，這時(shí)產(chǎn)生的有色氣體與無(wú)色氣體的物質(zhì)的量之比為A、4：1 B、1：1 C、4：3 D、3：4分析與解答：串聯(lián)電路中，相同時(shí)間

8、內(nèi)各電極得或失的電子的物質(zhì)的量相同，各電極上放出氣體的物質(zhì)的量之比為定值。不必注意電極增重是多少。只要判斷出生成何種氣體及生成該氣體一定物質(zhì)的量所得失電子的物質(zhì)的量，就可以通過(guò)電子守恒，判斷氣體體積之比，第一個(gè)燒杯中放出 ，第二燒杯中放出Cl2和H2，第三燒杯中放出O2。在有1mol mol， 。所以共放出有色氣體0.5+0.5=1(mol)(Cl2)，無(wú)色氣體0.5+0.25=0.75(mol)(O2和H2)答案：C例5、下圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)味氣體放出，符合這一情況的是 a極板 b極板x電極Z溶液 A 鋅 石墨負(fù)極 B 石墨 石墨負(fù)極

9、C 銀 鐵正極 D 銅 石墨負(fù)極 分析與解答：a極板質(zhì)量增加，所以a極板一定為陰極，b極產(chǎn)生無(wú)色氣體，選項(xiàng)C電解池中a與電源正極相接為陽(yáng)極，所以排除。B選項(xiàng)中在a極表面 與題意不符。D選項(xiàng)中在b極板 ，放出的氣體有色有味與要求不符。只有A項(xiàng)：a極： b極： 答案：A練習(xí)：1、將分別盛有熔融的KCl、MgCl2、Al2O3的三個(gè)電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時(shí)間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為（ ）A、1：2：3 B、3：2：1 C、6：3：1 D、6：3：22、電解4.55%的氫氧化鈉溶液1000g,一段時(shí)間后,溶液濃度為5%,則陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是（ ）A、112L B、5

10、6L C、28L D、168L3、電解2L4mol/L的NaCl溶液，當(dāng)電路中通過(guò)0.02mol電子時(shí)，若不考慮由于電解而引起的溶液體積的變化，則溶液的pH值為（ ）A、2 B、7 C、11 D、124、Na2SO4和CuSO4的混合溶液1L，硫酸根離子的濃度為2mol/L，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體,則原溶液中Na+為（ ）A、0.5mol/L B、1mol/L C、1.5mol/L D、2mol/L 5、用惰性電極電解某金屬的硫酸鹽溶液時(shí)，在陰極上析出ag金屬，同時(shí)在陽(yáng)極上析出氣體，如果該金屬的原子量為b，則其化合價(jià)為（ ）A、a×bB、 C、20a/b D、b/10a6、用鉑作電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，電解結(jié)束后，向剩余電解液中加適量的水，能使溶液和電解前相同的是（ ）A、AgNO3 B、H2SO4 C、NaOH