高中化学 5.2 电解与电镀（教案+课件+试题+素材+学案）（打包14套）苏教版选修6.zip

电解与电镀学习目标：1.掌握电解和电镀的基本原理，记住离子的放电顺序。2.了解电解饱和食盐水、冶炼铝及电镀的原理。情感目标：1.联系生活实际感受生活中的化学；由现象与本质的关系初步形成辩证唯物主义世界观。2. 通过对电解和电镀的探索体会科学精神在研究中的作用。学习重点难点：电解和电镀的原理及其应用。学习过程：一.电解饱和食盐水实验步骤：１．取一具支Ｕ形管，向管内加入饱和食盐水，分别在两端插入铁棒和碳棒，作为阴极和阳极．接上直流电源（６－９Ｖ）观察实验现象。２．电解２－３分钟以后，分别检验产生的氯气（碘化钾淀粉溶液）和氢气（收集、点燃） 。３．实验结束后，在Ｕ形中滴入几滴酚酞溶液，观察现象。实验装置：实验现象：１．接通电源, 极产生黄绿色的气体， 极产生无色气体。２．将阳极产生的气体通入碘化钾淀粉溶液中，溶液变 色。３．将 极产生的气体用小试管收集，移向点燃的酒精灯，可听到“噗”一声。４．电解结束后，可见到Ｕ形管中，阳极区溶液呈 色，向Ｕ形管中滴入酚酞试液，发现阴极区溶液呈 色。实验注意点：1.所选具支 U 形管要短一点, 支管要靠上口一点,管径要大一点；2.食盐水要饱和；3. 氯气的导出导管插入碘化钾淀粉溶液中不能太深。 4.气流不大，要先通电电解二三分钟后再收集氢气，后检验氢气。二.铁钉镀锌：实验步骤：1．电镀液的配制：先向烧杯中加入 50ml 蒸馏水，再加入 3.5gZnCl2，12.5gKCl，1.5g 硼酸，搅拌使之溶解，调节溶液的 pH 为５－６。2．镀件的处理：用细砂纸打磨铁钉，使铁钉粗糙的表面变得光滑，用水洗净；把铁钉放入８０ ℃ ２mol／Ｌ氢氧化钠溶液中浸泡５分钟，除去油污，用水洗净；把铁钉放入４５℃的浓盐酸中浸泡２分钟，取出，洗净；最后将铁钉放入１：１００的稀硝酸中浸泡３－５秒，取出，洗净。3．电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极铁钉作阴极，接通６伏的直流电源，电镀２０－２５分钟，后观察现象。实验现象： 实验注意点：１．处理镀件时可让学生共用试剂，在通风橱中进行，使镀件尽量光洁，处理好后要尽快实验，否则极易生锈 。２．电压不能太高，太高镀层会不致密，一般为６伏。３．电镀液浓度不能过高。４．电镀时间不宜过长课本上介绍电镀２０－２５分钟，实际操作时只需５－１０分钟即可。５．电镀时两极最好悬空且要固定，可用泡沫塑料固定。实验改进：1．电镀液的配制：用 的 ZnCl2 溶液。2．镀件的处理：用 。3．电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用 作阳极、 作阴极，接通６伏的直流电源，电镀５－１０分钟，观察现象。例 1、将两个铂电极插入 500mL CuSO4 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体积变化) ，此时溶液中氢离子浓度约为A、4×10 -3mol/L B、2×10 -3mol/L C、1×10 -3mol/L D、1×10 -7mol/L 分析与解答：根据电解规律可知阴极反应:Cu 2++2e-=Cu，增重 0.064gCu，应是 Cu 的质量,根据总反应方程式: 2CuSO 4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4-4H+2×64g 4mol0.064g x x=0.002mol[H +]= =4×10-3mol/L正确答案为 A例 2、某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO 2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列说法中正确的是 :A、放电时，负极上发生反应的物质是 Fe.B、放电时，正极反应是：NiO 2+2e-+2H+=Ni(OH)2C、充电时，阴极反应是：Ni(OH) 2-2e-+2OH-=NiO2+2H2OD、充电时，阳极附近 pH 值减小.分析与解答：根据原电池在放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为 Fe,正极为 NiO2,此电池为碱性电池,在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现 H+,故放电时的电极反应是:负极:Fe-2e -+2OH-=Fe(OH)2，正极：NiO 2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-。原电池充电时,发生电解反应,此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应,阳极反应为原电池正极反应的逆反应,由此可判断正确选项应为 A、D 。例 3、甲、乙两个容器中，分别加入 0.1mol/LNaCl 溶液与 0.1mol/LAgNO3 溶液后，以 Pt 为电极进行电解时，在 A、B、C、D 各电极上生成物的物质的量之比为:_____________ 分析与解答：此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A 极(阴极)反应:2H ++2e-=H2↑，B 极( 阳极)反应:2Cl--2e-=Cl2↑； C 极(阴极) 反应：Ag ++ e- =Ag；D 极(阳极)反应:4OH --4e-=2H2O+O2↑，根据电子守恒法可知,若整个电路中有 4mol 电子转移,生成 H2、Cl 2、Ag、O 2 的物质的量分别为：2mol、2mol、4mol 、1mol 因此各电极上生成物的物质的量之比为：2:2:4:1。例 4、有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；均以 Pt 作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和 2.8 克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为A、4：1 B、1：1 C、4：3 D、3：4分析与解答：串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少。只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出 ，第二烧杯中放出 Cl2 和 H2，第三烧杯中放出 O2。在有 1mol 电子转移下，分别是 0.5 mol，0.5 mol， 0.5 mol 和 0.25mol。 所以共放出有色气体 0.5+0.5=1(mol)(Cl2)，无色气体0.5+0.25=0.75(mol)(O2 和 H2)答案：C例 5、下图中 x、y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是a 极板 b 极板 x 电极 Z 溶液A 锌 石墨 负极 B 石墨 石墨 负极 C 银 铁 正极 D 铜 石墨 负极 分析与解答：a 极板质量增加，所以 a 极板一定为阴极，b 极产生无色气体，选项 C 电解池中 a 与电源正极相接为阳极，所以排除。B 选项中在 a 极表面与题意不符。D 选项中在 b 极板 ，放出的气体有色有味与要求不符。只有 A 项：a 极： b 极： 答案：A练习：1、将分别盛有熔融的 KCl、MgCl 2、Al 2O3 的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）A、1：2：3 B、3：2：1 C、6：3：1 D、6：3：22、电解 4.55%的氢氧化钠溶液 1000g,一段时间后,溶液浓度为 5%,则阳极产生的气体在标准状况下的体积是（ ）A、112L B、56L C、28L D、168L3、电解 2L4mol/L 的 NaCl 溶液，当电路中通过 0.02mol 电子时，若不考虑由于电解而引起的溶液体积的变化，则溶液的 pH 值为（ ）A、2 B、7 C、11 D、124、Na 2SO4 和 CuSO4 的混合溶液 1L，硫酸根离子的浓度为 2mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到 22.4L(标准状况)气体,则原溶液中[Na +]为（ ）A、0.5mol/L B、1mol/L C、1.5mol/L D、2mol/L 5、用惰性电极电解某金属的硫酸盐溶液时，在阴极上析出 ag 金属，同时在阳极上析出 0.8g气体，如果该金属的原子量为 b，则其化合价为（ ）A、a×b B、 C、20a/b D、b/10a6、用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量的水，能使溶液和电解前相同的是（ ）A、AgNO 3 B、H 2SO4 C、NaOH D、NaCl7、用两支惰性电极插入 500mL AgNO3 溶液中通电电解，当电解液的 pH 由 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出)，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)电极上应析出银的质量是（ ）A、27mg B、108mg C、54mg D、216mg参考答案1、D 2、B 3、D 4、D 5、D 6、B、C 7、C课题 2 电 解与 电镀学 习 目 标1.通 过电 解 饱 和食 盐 水 实验 ，加深 对电 解原理的理解。2.通 过铁钉镀锌实验 ，加深 对电镀 原理的 认识 。3.学 习设计简单 的 电 解、 电镀 装置；体会 观 察和分析 实验现 象 对 于化学研究的重要性。课前自主学案自主学 习一、 实验 原理1． 电 解电 流通 过电 解 质 溶液在阴、阳两极引起_________反 应 的 过 程叫做 电 解。把 ______转变为 _________的装置叫做 电 解槽或 电 解池。与直流 电 源的 负 极相 连 的 电 极是 电 解池的 ____极 (发生 ______反 应 )，与直流 电 源的正极相 连 的 电 极是电 解池的 ____极 (发 生 ______反 应 )。通 电时 ， 电子从 电 源的 负 极流出，并沿 导线 流回 电 源的正极，可在两极分 别 得到不同的 产 物。氧化 还 原电 能 化学能阴 还 原阳氧化在 电 解 时 ， 电 解 质 必 须 先 ______成自由移 动 的离子 ,在通直流 电 后，阴、阳离子分 别 移向两极而放电 。如果 电 解 质 溶液里含有不止一种阴离子或阳离子， 则 离子在 电 极上放 电 有一定的 顺 序。工 业 上用 电 解 饱 和食 盐 水的方法来制取 氢 氧化 钠、 氯 气和 氢 气。 该电 解 过 程的 电 极反 应为 ：阴极： _________________阳极： __________________总 反 应 方程式：________________________________________电 离2H＋ ＋ 2e－ ===H2↑2Cl－ － 2e－ ===Cl2↑2． 电镀电镀 是 应 用 _______原理在某些金属表面 镀 上一薄 层 其他金属或合金的 过 程。 电镀时 ，待 镀 的金属制品作 ____极， 镀层 金属作 ____极，用含有 ________________的溶液作 电镀 液。在直流 电 的作用下，阳极 发 生氧化反 应 ，金属失去 电 子成 为阳离子 进 入溶液；阴极 发 生 还 原反 应 ，金属离子在阴极上 获 得 电 子，沉 积 在 镀 件表面形成一 层 均匀、光 洁 而致密的 镀层 。如在 铁 片上 镀锌 的 电极反 应为 ：阴极： ________________ (还 原反 应 )阳极： ________________ (氧化反 应 )电 解阴 阳镀层 金属离子Zn2＋ ＋ 2e－ ===ZnZn－ 2e－ ===Zn2＋思考感悟1．若用 铁 棒作阳极，石墨作阴极 电 解 氯 化 钠 溶液 ,情况会怎 样 ？写出此 时电 解的 电 极反 应 式。【 提示 】 若用 铁 棒作阳极，石墨作阴极 电 解 氯 化钠 溶液，由于阳极 铁 棒参加 电 极反 应 ： Fe－ 2e－===Fe2＋ ，而阴极反 应 不 变 ， 2H＋ ＋ 2e－ ===H2↑ ，导 致阴极区 显 碱性，阳极 产 生的 Fe2＋ 遇阴极区 产生的 OH－ 产 生白色 氢 氧化 亚铁 沉淀。二、 实验 步 骤1． 电 解 饱 和食 盐 水取一具支 U形管，向管内加入 饱和食 盐 水，并滴入几滴酚 酞 溶液 ,分 别 在两端插入 铁 棒和碳棒，作为 阴极和阳极。接上直流 电 源 (6～ 9 V)(如 图 所示 )， 观 察到的 实验现 象： 铁 棒上 产 生 _________气体， 铁 棒附近的溶液 变 ____色；碳棒上 产 生 ______色气体， 该气体使碘化 钾 淀粉溶液 变 ____色。无色无味红黄 绿蓝2． 铁钉镀锌(1)电镀 液的配制：先向 烧 杯中加入 50 mL蒸 馏 水，再加入 3.5 g ZnCl2、 12.5 g KCl、 1.5 g硼酸， 搅 拌使之溶解， 调节 溶液的 pH为 5～ 6。(2)镀 件的 处 理：用 细 砂 纸 打磨 铁钉 ，使 铁钉 粗糙的表面 变 得光滑，用水洗 净 ；把 铁钉 放入 80 ℃ 2 mol·L－ 1 _______ 溶液中浸泡 5 min，除去油 污 ，用水洗 净 ；再将 铁钉 放入 1∶ 2的稀 盐 酸中浸泡 5～ 10 s,取出，洗 净 。(3)电镀 操作：用 烧 杯作 电镀 槽，加入 电镀 液，用______作阳极， ______作阴极，接通 6 V的直流 电源， 电镀 2～ 5 min， 观 察到 _______________________________。 NaOH锌 片 铁钉铁钉 表面有 银 白色镀层 生成思考感悟2． (1)工 业 生 产 中 为 什么要 对 用于 电 解的 饱 和食盐 水 进 行精制，以除去 Ca2＋ 、 Mg2＋ 等 杂质 离子？(2)电镀 前 对镀 件 预处 理的目的是什么？【 提示 】 (1)如果不除去 Ca2＋ 、 Mg2＋ 等 杂质 离子，阴极 产 生的 OH－ 与 Ca2＋ 、 Mg2＋ 等离子 结 合成 Ca(OH)2、 Mg(OH)2沉淀而增加 电 耗， 缩 短 电极的寿命。(2)电镀 前 对镀 件 进 行 预处 理，使 镀 件 洁净 和表面光滑，使 镀层 能更好的附着在 镀 件上，从而提高 镀层质 量。自主体 验解析： 选 D。从离子放 电顺 序可知， 电 解 氯 化 镁 溶液 时 ，在阴极只能是水 电 离出的 H＋ 得 电 子，得不到 单质 Mg。制金属 镁 是 电 解熔融的 氯 化 镁 。解析： 选 A。当 电 解 时 ，活 泼 金属作阳极，活 泼金属先失 电 子被氧化，所以一般除 电镀 池外活 泼金属不能作阳极。3.如 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 滴加石蕊溶液，下列实验现 象正确的是 ( )A．逸出气体的体 积 ： a电 极的小于 b电 极的B．一个 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 色课堂互动讲练电 解的基本原理1． 电 解在直流 电 的作用下， 电 解 质 在两个 电 极上分 别发 生氧化反 应 和 还 原反 应 的 过 程叫做 电 解。2． 电 解池阴、阳极判断电 解池阴、阳极判断 较为简单 ，根据外接 电 源的极性即可确定。 连 接 电 源正极的 为 阳极， 连接 电 源 负 极的 为 阴极。如果没有 说 明外接 电 源的 电 极， 则 根据 电 极反应 的 现 象确定。凡根据反 应现 象 (一般是 电 极 质量减小、在惰性 电 极上生成氧气或 氯 气、 电 极附近 pH降低等 )能判断出 发 生氧化反 应 ， 为 阳极；根据反 应现 象 (一般是 电 极 质 量增加、在惰性 电极上生成 氢 气、 电 极附近 pH增大等 )能判断出 发生 还 原反 应 ， 为 阴极。某水溶液中含有等物 质 的量 浓 度的Cu(NO3)2和 MgCl2， 对该 溶液以惰性 电 极 进 行电 解，分 阶 段写出 电 解反 应 的化学方程式。【 思路点 拨 】 以惰性 电 极 电 解 电 解 质 水溶液，分析 电 解反 应 ：例例 1第一 阶 段 阳极： 2Cl－ － 2e－ ===Cl2↑阴极： Cu2＋ ＋ 2e－ ===Cu第二 阶 段 阳极： 4OH－ － 4e－ ===O2↑ ＋ 2H2O阴极： 4H＋ ＋ 4e－ ===2H2↑将 电 极反 应 式合并得 电 解反 应 的化学方程式。变 式 训练 1 (2011年 镇 江高二 检测 )用惰性 电 极实现电 解，下列 说 法正确的是 ( )A． 电 解稀硫酸溶液， 实质 上是 电 解水，故溶液pH不 变B． 电 解稀 氢 氧化 钠 溶液，要消耗 OH－ ，故溶液pH减小C． 电 解硫酸 钠 溶液，在阴极上和阳极上析出 产物的物 质 的量之比 为 1∶ 2D． 电 解 氯 化 铜 溶液，在阴极上和阳极上析出 产物的物 质 的量之比 为 1∶ 1解析： 选 D。 A错 ，因 为 随着 电 解的 进 行，硫酸溶液的 浓 度逐 渐 增大， pH逐 渐 减小； B错 ，因 电 解稀 氢 氧化 钠 溶液，水逐 渐 减少， pH要逐渐 增大； C错 ，因 为电 解硫酸 钠 溶液，在阴极和阳极上析出的 产 物分 别 是 H2和 O2，它 们 的物质 的量之比 为 2∶ 1； D对 ，因 为电 解 氯 化 铜 溶液，在阴极和阳极上析出的 产 物分 别 是 Cu和 Cl2，物 质 的量之比 为 1∶ 1。电 解 饱 和食 盐 水例例 2 (2011年无 锡 高二 检测 )下 图 能 验证氯 化钠 溶液 (含酚 酞 )电 解 产 物的装置是 ( )【 解析 】 电 解 NaCl溶液 时 的 产 物是 NaOH、 H2、 Cl2。 NaOH生成后存在于 氯 化 钠 溶液中，可用酚 酞检验 。 Cl2在流出 电 子的阳极上生成并在阳极上逸出，可用淀粉碘化 钾 溶液 检验 。 H2在 电 子流入的阴极上生成并在阴极上逸出，可用小 试 管收集后根据有无爆 鸣 声 检验 。【 答案 】 D【 规 律方法 】 与直流 电 源的正极相 连 接的 为 阳极，阳极上 发 生氧化反 应 ,失去的 电 子回到正极；与直流 电 源 负 极相 连 接的 为 阴极，阴极上 发 生还 原反 应 ，接受 负 极流出的 电 子。变 式 训练 2 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 ( )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： 选 B。本 题 从 电 极名称和 电 解后溶液的主要成分两方面 进 行 设问 。首先， a、 b电 极 为电 源上的 电 极，原 电 池的 电 极名称与 电 解池的 电 极名称不同， 应为 正极或 负 极，排除 选项 C和 D。其次，如 图 所示的 电 解池中，要使 Cl2能被溶液 “ 完全吸收 ” ，是 让 上 边 一个 电 极 产 生 Cl2， 还 是 让下 边 一个 电 极 产 生 Cl2？ 让 阳极 产 生的 Cl2通 过 阴极附近的碱溶液， Cl2才能被完全吸收。第三， 电解池中 产 生 Cl2的阳极 对应 的 电 源 电 极名称是正极。1电 解 和 电 镀 [重点难点]1．理解电解的基本概念和原理。2．了解铜的电解精炼、电镀铜。3．会写电极反应式、电解池总反应式，掌握围绕电解的计算。[知识点讲解]一、电解原理1．电解质溶液的导电我们知道，金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动，而电解质溶液的导电与金属导电不同。通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用下，这些自由移动的离子改作定向移动，带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动，带正电荷的阳离子则向阴极移动。电极名称：电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极。物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的，对金属就是自由电子，而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。2．电解（1）概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。（2）电子流动的方向：电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼而本身失去电子）而被氧化，发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。（3）电极反应的类型：阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。3．电解池与原电池的联系与区别原电池 电解池电极 正极、负极 阴极、阳极电极确定 由电极材料本身的相对活泼性决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极 由外接直流电源的正、负极决定，与负极相连的是阴极，与正极相连的是阳极电极反应 负极发生氧化反应正极发生还原反应 阴极发生还原反应阳极发生氧化反应电子流向 电子由负极经导线流入正极 电子从电源负极流入阴极再由阳极流回电2源正极能量转变 化学能转变为电解 电能转变为化学能反应自发性 能自发进行的氧化还原反应 反应一般不能够自发进行，需电解条件举例 Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4 CuCl2 Cu+Cl2↑装置特点 无外接直流电源 有外接地流电源相似之处 均能发生氧化还原反应，且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等。4．实验分析：电解 CuCl2溶液（1）电极材料阴极可用惰性电极，甚至较活泼的金属，但阳极需使用惰性电极，否则会发生氧化反应而溶解。（2）惰性电极一般指金、铂、石墨电极，银、铜等均是活性电极。（3）实验现象：通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳极表面有气泡放出，可闻到刺激性气味。（4）淀粉碘化钾试纸的作用：检验阳极产物是否为 Cl2。使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持，作用时间不宜太久，否则变蓝后会被 Cl2漂白。二、电解的应用I．电解饱和食盐水反应原理1．实验分析：电解饱和食盐水在 U 型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴极，将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。注意：铁棒不可作阳极，否则发生 Fe－2e － =Fe2+； 碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿。现象：阴、阳两极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝；阴极区域溶液变红。说明阴极区域生成物为碱性物质与 H2，阳极产物是 Cl2。2．电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分：溶液存在 Na+、Cl － 、H +、OH － 四种离子。电极反应式：阴极：2H +＋2e － =H2↑（还原反应）；阳极：2Cl － －2e － =Cl2↑（氧化反应）。实验现象解释：（1）阴极区域变红原因：由于 H+被消耗，使得阴极区域 OH－ 离子浓度增大（实际上是破坏了附近水的电离平衡，由于 KW为定值，c(H +)因电极反应而降低，导致 c(OH－ )增大，使酚酞试液变红）。（2）湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘，Cl2+2KI=2KCl+I2，I 2使淀粉变蓝。注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。3电解饱和食盐水的总反应式：该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有 K2S、MgBr 2等。II、铜的电解精炼1．原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用 CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。CuSO 4溶液中主要有 Cu2+、 、H +、OH － ，通电后 H+和 Cu2+移向阴极，并在阴极发生 Cu2++2e－ =Cu，OH － 和 移向阳极，但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，主要为阳极（活泼及较活泼金属）发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu－2e － =Cu2+。电解过程中，比铜活泼的 Zn、Fe、Ni 等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生 Cu2++2e－ =Cu，这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au 不如 Cu 易失电子，Cu 溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼 Au、Ag 等贵金属。该过程实现了提纯铜的目的。离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。2．电极反应中得失电子的规律（1）阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极，还是活性电极，如是惰性电极，则由溶液中的阴离子失去电子，阴离子的还原性越强越易失电子，阴离子的放电顺序为：S 2-I－ Br－ Cl－ OH－ 含氧酸根离子；如是活性电极，则这些金属首先失去电子进入溶液，此时溶液中其他离子不再失电子。（2）阴极上得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强越易得电子，阳离子放电顺序一般为：Ag +Hg2+Cu2+H+(酸)Fe +Zn2+H+(盐溶液)（3）变价的金属Fe 在作阳极发生氧化反应时电极反应为：Fe－2e － =Fe2+III、电解冶炼铝工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法制取铝。纯净的氧化铝熔点很高（2045℃），很难熔化，现在都用熔化的冰晶石（Na 3AlF6）作熔剂，使氧化铝在 1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后进行电解。4电极反应式：阴极： 4Al 3+＋12e-＝4Al阳极： 6O 2－ ＋12e-＝3O 2↑总反应式：2Al 2O3 4Al＋3O 2↑在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断被氧气氧化而消耗，因而需不断补充石墨阳极。三、电镀铜1．原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。2．实验分析：电镀铜实验（1）待镀件需酸洗去除表面的锈。（2）电镀液 CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低 Cu2+浓度使镀层光亮。四、电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH 变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型。（1）分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如 NaOH、H 2SO4、K 2SO4等）的电解。阴极：4H ++4e－ =2H2↑阳极：4OH － －4e － =O2↑+2H 2O总反应：2H 2O 2H2↑+O 2↑阴极产物：H 2；阳极产物：O 2。电解质溶液复原加入物质：H 2O。pH 变化情况：原来酸性的溶液 pH 变小，原来碱性的溶液 pH 变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液 pH 不变。（2）分解电解型：无氧酸（除 HF 外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如 HCl、CuCl 2等。阴极：Cu 2++2e－ =Cu阳极：2Cl － －2e － =Cl2↑总反应：CuCl 2 Cu+Cl2↑阴极产物：酸为 H2，盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。电解液复原加入物质为原溶质，如电解 CuCl2溶液，需加 CuCl2。pH 变化情况：如电解无氧酸溶液 pH 变大但不会超过 7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定。5（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如 NaCl、MgBr 2等。阴极：2H ++2e－ =H2↑阳极：2Cl － －2e － =Cl2↑总反应：2NaCl+2H 2O 2NaOH+H2↑+Cl 2↑阴极产物：碱和 H2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH 和 H2以及 Cl2。电解液复原加入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入 HCl。pH 变化情况：电解液 pH 显著变大（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如 CuSO4、AgNO 3等。阴极：2Cu 2++4e－ =Cu阳极：4OH － －4e － =O2↑+2H 2O总反应：2CuSO 4+2H2O 2Cu+O2↑+2H 2SO4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是 Cu 以及 H2SO4、O 2.电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。如电解CuSO4溶液，复原需加入 CuO。pH 变化情况：溶液 pH 显著变小。[典型例题剖析]例 1．用两支惰性电极插入 500mL 的 AgNO3溶液中，通电电解。当电解质溶液的 pH 由6.0 变为 3.0 时（设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），则电极上析出银的质量是（ ）A．27mg B．54mg C．108mg D．216mg[分析]根据离子放电顺序，先写出两极的电极反应式：阳极：4OH － －4e － =O2↑+2H 2O ①阴极：4Ag ++4e－ =4Ag ②为了求整个电解反应方程式，须将阳极反应进行一下处理，因为是电解水溶液,尽管实际参与反应的是 OH－ 离子，但体系中主要是水，用水直接表示反应会更确切：2H 2O－4e=O 2↑+4H +②+③得总的电解反应式：4Ag ++2H2O 4Ag↓+O 2↑+4H +不难推导出：用惰性电极电解 AgNO3溶液时，发生的反应为：4 AgNO 3+2H2O 4Ag+ O2↑+4HNO 3因为有 HNO3生成，所以 pH 要变小。生成 HNO3的物质的量为(10 -3－10 -6)×0.5≈0.5×10 -3mol，所以析出银的质量为 0.5×10-3mol×108g/mol=54mg 6答案：B例 2．如图所示 A 为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸，a、b 为两张紧贴在滤纸上的铂片，并用导线和直流电原 M、N 两极相连接，通电后，在 a 周围观察到无色溶液变为蓝色。（1）电源哪一个极是正极？哪极是负极？（2）b 周围可观察到什么现象？为什么？[分析]本题装置实际上是电解 KI 溶液，由于 a、b 为铂电极是惰性电极，则在阳极上放电的应是 I－ ，其电极 反应为：2I － －2e － =I2；阴极是水电离出来的 H+放电，其电极反应为：2H ++2e－ =H2↑，由于 H+在阴极上不断放电，破坏了水的电离平衡，使阴极附近 OH－浓度增大。从题给条件分析可知，a 周围观察到蓝色，说明有 I2生成，所以 a 为阳极、b为阴极，而与之相连中的电源 M 极为正极，N 极为负极，b 周围酚酞试液变红色。答案：（1）M 是电源的正极，N 为负极，（2）b 极周围可看到溶液红色，因为 b 极为阴极，其电极反应为 2H++2e－ =H2↑，由于 H+不断放电破坏了水的电离平衡，[OH － ]增大，使得 b 极附近碱性增大，酚酞变红。例 3．若在铁片上镀锌，以下叙述中错误的是（ ）A．可把铁片与电源的正极相连B．电解质必须用含有锌离子的可溶性盐C．锌极发生氧化反应D．铁极的电极反应式为 Zn2++2e－ =Zn[分析]电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特殊的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极，待镀件为阴极，含镀层金属离子的电解溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反应而成为离子溶入电解液，其离子则在待镀件上发生还原反应而析出，且电解质溶液浓度一般不变。故而本题只有 A 项不正确。答案：A例 4．串联电路中的四个电解池分别装有 0.1mol·L-1的下列溶液，用铂电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的 pH 最小的是（ ）A．CuCl 2 B．NaCl C．AgNO 3 D．KNO 3[分析] 本题主要考查电解原理、离子放电顺序及电解后溶液 pH 变化等问题。理解电解原理并熟悉掌握阴、阳离子的放电顺序是解本题的关键，在电解时,如果 H+或 OH－ 在电极上放电往往会导致电极附近溶液 H+或 OH－ 浓度发生改变，从而引起电极附近 pH 变化。对于电解 CuCl2溶液，尽管 H+或 OH－ 都没有在阴极或阳极上放电，但由地 CuCl2是强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，因此若 CuCl2完全电解后，如果不考虑 Cl2溶于水生成 HCl 和 H|ClO，溶液呈中性，pH 增大（实际上由于生成 HCl、HClO， 溶液呈微酸性）。电解 NaCl 溶液 H+在阴极上放电，阴极附近 OH－ 浓度增大；阳极上 Cl－ 放电，阳极区域 H+、OH － 浓度基本不变，因而电解后整个溶液 pH 会变大，电解 AgNO3溶液，阴极 Ag+放电；阳极是 OH－ 放电，阳极区域 H+浓度变大，溶液 pH 会显著变小（相当于生成稀 HNO3）。电解 KNO3实质是电解水，pH 不变。答案：C7例 5．将两个铂电极插入 500mL CuSO4(aq)中进行电解，通电一段时间后，某一电极上增重 0.064g(设电解时无 H2放出，且不考虑水解和溶液体积的变化)，此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为（ ）A．1×10 -3mol·L-1 B．4×10 -3mol·L-1C．2×10 -3mol·L-1 D．1×10 －7 mol·L-1[分析]由于最后溶液中的 H+主要由电解 CuSO4溶液产生，所以要计算 c(H+)，可依据电解的离子方程式 2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H +进行解题。题中电极增重 0.064g 必为阴极反应生成 Cu 所致，即 n(Cu)=0.064g÷64g·mol-1=0.0010mol，然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比，求出生成的 c(H+)。2Cu 2++2H2O 2Cu +O2↑+4H +2mol 4mol0.0010mol c(H +)×0.50Lc(H +)= =4.0×10-3mol·L-1答案：B1电解与电镀教学目标：1.掌握电解和电镀的基本原理，记住离子的放电顺序。2.了解电解饱和食盐水、冶炼铝及电镀的原理。情感目标：1.联系生活实际感受生活中的化学；由现象与本质的关系初步形成辩证唯物主义世界观。2. 通过对电解和电镀的探索体会科学精神在研究中的作用。教学重点难点：电解和电镀的原理及其应用。教学方法：实验探究法、对比法、讨论法。教学过程：一.电解饱和食盐水实验步骤：１．取一具支Ｕ形管，向管内加入饱和食盐水，分别在两端插入铁棒和碳棒，作为阴极和阳极．接上直流电源（６－９Ｖ）观察实验现象。２．电解２－３分钟以后，分别检验产生的氯气（碘化钾淀粉溶液）和氢气（收集、点燃） 。３．实验结束后，在Ｕ形中滴入几滴酚酞溶液，观察现象。实验装置：实验现象：１．接通电源,阳极产生黄绿色的气体，阴极产生无色气体。２．将阳极产生的气体通入碘化钾淀粉溶液中，溶液变蓝色。３．将阴极产生的气体用小试管收集，移向点燃的酒精灯，可听到“噗”一声。４．电解结束后，可见到Ｕ形管中，阳极区溶液呈浅黄绿色，向Ｕ形管中滴入酚酞试液，发现阴极区溶液呈红色。实验注意点：1.所选具支 U 形管要短一点,支管要靠上口一点,管径要大一点；2.食盐水要饱和；3. 氯气的导出导管插入碘化钾淀粉溶液中不能太深。 4.气流不大，要先通电电解二三分钟后再收集氢气，后检验氢气。二.铁钉镀锌：实验步骤：1．电镀液的配制：先向烧杯中加入 50ml 蒸馏水，再加入 3.5gZnCl2，12.5gKCl，1.5g 硼酸，搅拌使之溶解，调节溶液的 pH 为５－６。2．镀件的处理：用细砂纸打磨铁钉，使铁钉粗糙的表面变得光滑，用水洗净；把铁钉放入８０ ℃ ２mol／Ｌ氢氧化钠溶液中浸泡５分钟，除去油污，用水洗净；把铁钉放入４５℃2的浓盐酸中浸泡２分钟，取出，洗净；最后将铁钉放入１：１００的稀硝酸中浸泡３－５秒，取出，洗净。3．电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极铁钉作阴极，接通６伏的直流电源，电镀２０－２５分钟，后观察现象。实验现象：铁片表面变成银灰色。实验注意点：１．处理镀件时可让学生共用试剂，在通风橱中进行，使镀件尽量光洁，处理好后要尽快实验，否则极易生锈 。２．电压不能太高，太高镀层会不致密，一般为６伏。３．电镀液浓度不能过高。４．电镀时间不宜过长课本上介绍电镀２０－２５分钟，实际操作时只需５－１０分钟即可。５．电镀时两极最好悬空且要固定，可用泡沫塑料固定。实验改进：1．电镀液的配制：用２５％的 ZnCl2 溶液。2．镀件的处理：用细砂纸打磨铁钉。3．电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用锌片作阳极铁钉作阴极，接通６伏的直流电源，电镀５－１０分钟，观察现象。[例题分析]例 1、将两个铂电极插入 500mL CuSO4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体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为A、4×10 -3mol/L B、2×10 -3mol/L C、1×10 -3mol/L D、1×10 -7mol/L 分析与解答：根据电解规律可知阴极反应:Cu 2++2e-=Cu，增重 0.064gCu，应是 Cu 的质量,根据总反应方程式: 2CuSO 4+2H2O 2Cu+O2↑+2H 2SO4-4H+2×64g 4mol0.064g x x=0.002mol3[H +]= =4×10-3mol/L正确答案为 A例 2、某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为:Fe+NiO 2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列说法中正确的是:A、放电时，负极上发生反应的物质是 Fe.B、放电时，正极反应是：NiO 2+2e-+2H+=Ni(OH)2C、充电时，阴极反应是：Ni(OH) 2-2e-+2OH-=NiO2+2H2OD、充电时，阳极附近 pH 值减小.分析与解答：根据原电池在放电时,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再根据元素化合价变化,可判断该电池负极发生反应的物质为 Fe,正极为 NiO2,此电池为碱性电池,在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现 H+,故放电时的电极反应是:负极:Fe-2e -+2OH-=Fe(OH)2，正极：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-。原电池充电时,发生电解反应,此时阴极反应为原电池负极反应的逆反应,阳极反应为原电池正极反应的逆反应,由此可判断正确选项应为 A、D。例 3、甲、乙两个容器中，分别加入 0.1mol/LNaCl 溶液与 0.1mol/LAgNO3溶液后，以 Pt 为电极进行电解时，在 A、B、C、D 各电极上生成物的物质的量之比为:_____________ 分析与解答：此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A 极(阴极)反应:2H ++2e-=H2↑，B极(阳极)反应:2Cl --2e-=Cl2↑；C 极(阴极)反应：Ag ++ e- =Ag；D 极(阳极)反应:4OH --4e-=2H2O+O2↑，根据电子守恒法可知,若整个电路中有 4mol 电子转移,生成 H2、Cl 2、Ag、O 2的物质的量分别为：2mol、2mol、4mol、1mol 因此各电极上生成物的物质的量之比为：2:2:4:1。例 4、有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；均以 Pt 作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为4A、4：1 B、1：1 C、4：3 D、3：4分析与解答：串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值。不必注意电极增重是多少。只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出 ，第二烧杯中放出 Cl2和 H2，第三烧杯中放出 O2。在有 1mol 电子转移下，分别是 0.5 mol，0.5 mol， 0.5 mol 和 0.25mol。 所以共放出有色气体 0.5+0.5=1(mol)(Cl2)，无色气体 0.5+0.25=0.75(mol)(O2和 H2)答案：C例 5、下图中 x、y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是a 极板 b 极板 x 电极 Z 溶液A 锌 石墨 负极 B 石墨 石墨 负极 C 银 铁 正极 D 铜 石墨 负极 分析与解答：a 极板质量增加，所以 a 极板一定为阴极，b 极产生无色气体，选项 C 电解池中 a 与电源正极相接为阳极，所以排除。B 选项中在 a 极表面与题意不符。D 选项中在 b 极板 ，放出的气体有色有味与要求不符。只有 A 项：a 极： b 极： 答案：A练习：1、将分别盛有熔融的 KCl、MgCl 2、Al 2O3的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（ ）A、1：2：3 B、3：2：1 C、6：3：1 D、6：3：252、电解 4.55%的氢氧化钠溶液 1000g,一段时间后,溶液浓度为 5%,则阳极产生的气体在标准状况下的体积是（ ）A、112L B、56L C、28L D、168L3、电解 2L4mol/L 的 NaCl 溶液，当电路中通过 0.02mol 电子时，若不考虑由于电解而引起的溶液体积的变化，则溶液的 pH 值为（ ）A、2 B、7 C、11 D、124、Na 2SO4和 CuSO4的混合溶液 1L，硫酸根离子的浓度为 2mol/L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到 22.4L(标准状况)气体,则原溶液中[Na +]为（ ）A、0.5mol/L B、1mol/L C、1.5mol/L D、2mol/L 5、用惰性电极电解某金属的硫酸盐溶液时，在阴极上析出 ag 金属，同时在阳极上析出 0.8g 气体，如果该金属的原子量为 b，则其化合价为（ ）A、a×b B、 C、20a/b D、b/10a6、用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量的水，能使溶液和电解前相同的是（ ）A、AgNO 3 B、H 2SO4 C、NaOH D、NaCl7、用两支惰性电极插入 500mL AgNO3溶液中通电电解，当电解液的 pH 由 6.0 变为 3.0时(设电解时阴极没有氢气析出)，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)电极上应析出银的质量是（ ）A、27mg B、108mg C、54mg D、216mg参考答案1、D 2、B 3、D 4、D 5、D 6、B、C 7、C