人教版高中化學選擇性必修1第四章第二節(jié)第2課時電解原理的應用基礎(chǔ)課課件

第2課時電解原理的應用(基礎(chǔ)課)第四章

化學反應與電能第二節(jié)電解池素養(yǎng)目標1．通過對電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認識電能與化學能之間的能量轉(zhuǎn)化。2．建立電解應用問題的分析思維模型和電解相關(guān)計算的思維模型，加深對電解原理的理解和應用。舊知回顧電解時電極產(chǎn)物的判斷與放電順序知識點一電解飽和食鹽水1．氯堿工業(yè)：燒堿、氯氣都是重要的化工原料，習慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做__________。2．電解飽和食鹽水原理(1)通電前，氯化鈉飽和溶液中含有的離子是__________________________。通電時，移向陽極的離子是____________，移向陰極的離子是___________。氯堿工業(yè)Na＋、Cl－、H＋、OH－Cl－、OH－Na＋、H＋(2)陽極反應式為________________________；陰極反應式為_____________________________。(3)電解的總反應式化學方程式為__________________________________________；離子方程式為__________________________________________。2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

3．氯堿工業(yè)生產(chǎn)流程(1)離子交換膜電解槽(2)離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液反應而影響氫氧化鈉溶液的產(chǎn)量和質(zhì)量。4．氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應用“84”消毒液是環(huán)境消毒液之一。某學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，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設(shè)計了如圖所示的裝置。該裝置中c、d都為石墨電極。完成下列填空：(1)a為電源的________(填“正”“負”“陰”或“陽”，下同)極，c為電解池的________極。(2)d電極的電極反應式：_________________________________，電解產(chǎn)生消毒液的總化學方程式為_______________________________________________________________________________________。

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)電解飽和NaCl溶液可以制取金屬鈉。 (

)(2)電解飽和食鹽水時，陰極發(fā)生氧化反應：2Cl－－2e－===Cl2↑。

(

)(3)氯堿工業(yè)電解槽中滴入酚酞溶液，變紅色的區(qū)域為陽極區(qū)。

(

)(4)電解飽和食鹽水時，陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵)作電極。

(

)××××2．如圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水的原理示意圖(所用電極均為惰性電極)。下列說法不正確的是(

)√A．從E口逸出的氣體是H2B．從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強導電性C．標準狀況下每生成22.4LCl2，便產(chǎn)生2mol

NaOHD．通電一段時間后加適量NaCl可以使電解液恢復到通電前的濃度

題后歸納

離子交換膜是“具有選擇透過性能的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的高分子功能膜或分離膜”，常運用于膜電解和電滲析等離子交換膜法技術(shù)中。它具有選擇透過性、分離效率高、能耗低、污染少等特點，在水處理、環(huán)保、化工、冶金等領(lǐng)域都有廣泛應用。離子交換膜的種類有陽離子交換膜、陰離子交換膜、質(zhì)子交換膜等。離子交換膜的作用：①隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽極產(chǎn)物之間或產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應；②用于制備某些物質(zhì)：通過離子定向移動使得陰極區(qū)或陽極區(qū)得到所制備的新物質(zhì)；③對物質(zhì)進行分離、提純等。知識點二電鍍電冶金電有機合成1．電鍍(1)電鍍：利用______原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他______或______的加工工藝。(2)目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。電解金屬合金(3)電鍍池的構(gòu)成(在鐵制鑰匙上面鍍銅)：陽極材料：鍍層金屬：____，電極反應：_____________________；陰極材料：鍍件：__________，電極反應：_____________________。電解質(zhì)溶液：Cu2+濃度__________。CuCu－2e－===Cu2+鐵制鑰匙Cu2+＋2e－===Cu保持不變2．電解精煉(粗銅含鋅、銀、金等雜質(zhì))陽極材料：______，電極反應：Zn－2e－===Zn2+、Cu－2e－===Cu2+；陰極材料：______，電極反應：Cu2+＋2e－===Cu；電解質(zhì)溶液：Cu2+濃度______，金、銀等金屬沉積形成陽極泥。粗銅純銅減小

金屬離子還原2Cl－－2e－===Cl2↑Na＋＋e－===Na特別提醒

工業(yè)生產(chǎn)金屬鎂和金屬鋁均采用電解法，制取Mg時電解的是熔融的MgCl2，而制取Al時電解的卻是熔融的氧化鋁，不是AlCl3，這是因為MgCl2是離子化合物，在熔融狀態(tài)時導電，而AlCl3是共價化合物，在熔融狀態(tài)下不導電，故電解制取金屬鋁用的是熔融的氧化鋁。

243題號1

243題號1A．電解熔融氫氧化鈉制取金屬鈉，陽極發(fā)生的電極反應為2OH－－2e－===H2↑＋O2↑B．蓋·呂薩克制鈉的原理是利用鐵的還原性比鈉強C．若戴維法與蓋·呂薩克法制得等量的鈉，則兩反應中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)不同D．目前工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉法制取金屬鈉，電解槽中石墨為陰極，鐵為陽極√243題號1

23題號142．若要在銅片上鍍銀，則下列敘述中錯誤的是(

)①將銅片接在電源的正極上②將銀片接在電源的正極上③在銅片上發(fā)生的反應是Ag＋＋e－===Ag

④在銀片上發(fā)生的反應是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

⑤可用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液⑥可用AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液A．①③⑥

B．②③⑥C．①④⑤ D．②③④⑥√23題號14C

[根據(jù)電鍍原理，若在銅片上鍍銀，則銅作電解池的陰極與電源負極相連，電解質(zhì)溶液中的銀離子得到電子發(fā)生還原反應生成銀；銀作電解池的陽極，和電源正極相連，銀失電子發(fā)生氧化反應生成銀離子；電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液。銅片應接在電源的負極上，故①錯誤；銀片應接在電源的正極上，故②正確；銅片上發(fā)生的反應是Ag＋＋e－===Ag，故③正確；銀片上發(fā)生的反應是Ag－e－===Ag＋，故④錯誤；用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，陰極析出銅，故⑤錯誤；應用硝酸銀溶液作電解質(zhì)溶液，故⑥正確。]3．金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，思考回答下列問題：(1)陽極發(fā)生________反應，其電極反應式：_______________、

_________________、_________________、。(2)電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加________(填“相等”或“不相等”)。(3)電解后，溶液中存在的金屬陽離子有_____________、Ni2+等。(4)電解后，電解槽底部含有___________(填元素符號)等金屬。23題號41氧化Ni－2e－===Ni2+Fe－2e－===Fe2+

Zn－2e－===Zn2+不相等Fe2+、Zn2+

Cu、Pt[解析]

(2)電解過程中陽極失電子的有Fe、Zn、Ni，陰極析出的是鎳，依據(jù)得失電子守恒，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加不相等。(4)粗鎳作陽極，F(xiàn)e、Zn在電極上失去電子形成陽離子進入溶液中，但Cu和Pt沉到電解槽底部。23題號41

243題號1(1)電極X為________(填“陰”或“陽”)極。(2)寫出ⅰ的電極反應式：___________________________________________。陽2CH2==CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN[解析]

(1)電解池中陽離子向陰極移動，根據(jù)題圖并結(jié)合總反應可知，電極X為陽極，反應為水失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子；(2)結(jié)合(1)分析可知，Y為陰極，丙烯腈得到電子發(fā)生還原反應生成己二腈，反應為2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN。243題號1知識點三電解的有關(guān)計算1．常見考查方向無論是電解單一電解質(zhì)溶液，還是混合溶液，一般考查電解后電極產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體體積、溶液的pH或物質(zhì)的量濃度等。2．三個計算原則(1)陽極失去的電子數(shù)等于陰極得到的電子數(shù)。(2)串聯(lián)電路中通過各電極的電子總數(shù)相等。(3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。3．三種常見計算方法

√

2．如圖所示，若電解5min時，測得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題：(1)電源中X極是_____(填“正”或“負”)極。(2)通電5min時，B中共收集到224mL(標準狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計)，則通電前c(CuSO4)＝______________。(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后溶液中仍有Cl－，則電解后溶液的pH＝______(Kw＝1.0×10-14)。負0.025mol·L-113

隨堂評估·知能落實1．下列關(guān)于氯堿工業(yè)中電解NaCl飽和溶液的敘述正確的是(

)A．兩極都可用鐵作電極B．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色D．陽極生成的氣體能使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍√243題號15

243題號152．餐具表面鍍銀可達到增強抗腐蝕性、提升美觀度等目的。下列關(guān)于鐵表面鍍銀的說法不正確的是(

)A．電路中每通過1mole－，陰極析出1mol

銀B．鐵電極應與電源負極相連C．陽極電極反應式為Ag－e－===Ag＋D．電鍍液需要不斷更換√243題號15D

[在鐵表面鍍銀，陰極發(fā)生反應：Ag＋＋e－===Ag，故電路中每通過1mole－析出1mol銀，故A正確；鐵為鍍件，應與電源負極相連，故B正確；陽極為鍍層金屬，電極反應式為Ag－e－===Ag＋，故C正確；電鍍液濃度不變，不需要更換，故D錯誤。]243題號15

243題號15A．b為電源的負極B．陽極的電極反應為Mn2+－e－===Mn3+C．電解剛剛開始時，觀察到陰極石墨棒上有無色氣體產(chǎn)生：2H＋＋2e－===H2↑D．電解過程中，混合溶液中H＋的物質(zhì)的量濃度將減小√243題號15

243題號154．電動汽車的迅速發(fā)展帶來廢舊電池回收利用的難題。通過電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的MnO2和可溶性的鋰鹽，工作原理如圖(固體顆粒不能透過玻璃纖維，電解過程中溶液的體積變化忽略不計)。下列說法錯誤的是(

)243題號15A．電極甲為陽極，發(fā)生氧化反應B．電極乙的電極反應：LiMn2O4＋8H＋＋3e－===Li＋＋2Mn2+＋4H2OC．電解過程中Mn2+濃度增大D．電解一段時間后溶液中pH保持不變243題號15√

243題號15

243題號155．火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金、銀等)，其性能遠不能達到電器工業(yè)的要求，工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Au等雜質(zhì)的粗銅提純，回答下列問題：(1)電解時粗銅作_____極，連接電源的______極，電極反應為________________________________________________