1、第2课时电解原理的应用,学.科.网,1.了解电解食盐水的原理，清楚离子在电极上的放电顺序。2了解电解精炼铜和电镀的原理。,课程标准导航,电解原理的应用1电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气(1)装置,(2)现象阳极上：有黄绿色气体产生；阴极上：有气体产生，阴极附近溶液变红。(3)原理分析及电极反应电解时U形管中，_移向阳极，_移向阴极。,Cl、OH,H、Na,学.科.网,zxxkw,阳极离子放电顺序：_，电极反应：2Cl2e=Cl2(_反应)；阴极离子放电顺序：_，电极反应：2H2e=H2(_反应)。,ClOH,氧化,HNa,还原,想一想电解饱和食盐水时，若改用铁做阳极，石墨做阴极，两极反应是否与原
2、来相同？原因是什么？提示：不同。由于阳极上的铁棒参加电极反应：Fe2e=Fe2，阴极反应仍为2H2e=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Fe(OH)2沉淀。,2.铜的电解精炼(1)装置,zxxkw,(2)电极反应阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=Cu(3)阳极泥铜的电解精炼过程中，粗铜中不如铜活泼的金属与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。,学.科.网,3电镀(1)定义：应用_原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。(2)目的：使金属_能力增强且增加金属表面的耐磨性和美观性。(3)电镀池构成镀层金属做_，镀件做_，含有_的盐溶液做电解质溶
3、液。,电解,抗腐蚀,阳极,阴极,镀层金属离子,1.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是(),A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈现紫色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈现无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈现中性,解析：选B。电解NaCl溶液，阴极生成H2和NaOH，阳极生成Cl2。,2下列说法正确的是()A电解饱和NaCl溶液时，Na向阴极移动,在阴极表面得电子析出B电解精炼铜装置中粗铜做阴极C电镀池中镀层金属做阳极D通过电解MgCl2溶液的方法冶炼金属镁,解析：选C。电解饱和NaCl溶液时，放电顺序HNa
4、，阴极反应为2H2e=H2,Na不放电；电解精炼铜时粗铜做阳极；电镀时镀层金属做阳极；镁为活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2的方法冶炼Mg。,3火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等)，其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时()A粗铜接电源负极B纯铜做阴极C杂质都将以单质形式沉积到池底D纯铜片增重2.56 g，电路中通过电子为0.04 mol,探究导引1在电解饱和食盐水过程中，在阴极附近滴入1滴酚酞试液，出现什么现象？为什么？,提示：阴极附近区域变红色，电解后，由于阴极附近H放电生成H2使该区域的c(H)降低，破坏了附近的水的电离平衡，促进水的
5、电离，使H2O的电离平衡向右移动，结果阴极区溶液中的c(OH)增大，使阴极区的溶液呈碱性，滴入酚酞试液时变红色。,探究导引2如何用实验验证两极气态产物？提示：用镊子夹一块湿润的淀粉KI试纸靠近阳极，若发现试纸变蓝，则说明阳极放出的气体是Cl2，用小试管在阴极收集产生的气体，待收集满后，用拇指堵住管口，移至酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到有尖锐的爆鸣声，则说明收集到的气体是H2。,要点归纳1电解饱和食盐水可以制备烧碱、氢气和氯气，在工业生产中被称为氯碱工业。,除杂质的过程：,(2)工业生产由阳极(金属钛网)、阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组
6、成。如图表示一个单元槽的示意图。,电解总方程式：,特别提醒1在学习电解饱和食盐水的原理时，容易误认为NaOH在阳极区生成。2在氯碱工业中，采用了离子交换膜，离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。,即时应用1(2012南阳高二质检)下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(),解析：选D。电解饱和食盐水生成H2和Cl2,H2可收集检验，Cl2可用碘化钾淀粉溶液检验,排除A、B，生成H2的一极为阴极，与电
7、源负极相连，生成Cl2的一极为阳极，与电源正极相连，据此可知电子流向正确的为D。,探究导引3电镀和电解精炼过程中电解质溶液的浓度有何变化？提示：(1)电镀时，以镀层金属作阳极时，阳极消耗的金属离子与阴极析出的金属阳离子完全相等，因此电镀液的浓度不变。,(2)电解精炼铜时，以粗铜为材料做阳极属于活性电极，粗铜有杂质(锌、铁、镍、银、金等)，当铜不断溶解时，位于金属活动性顺序铜之前的金属如Zn、Fe、Ni等，也会失去电子，如Zn2e=Zn2。但它们的阳离子氧化性比铜弱，并不在阴极析出，而只是留在电解液里。故Cu2的浓度减小。,要点归纳,特别提醒1.离子的放电顺序不仅与离子本身的性质有关，还与离子浓
8、度、装置特点等有关，铁上镀锌时，溶液中的H不放电。2在金属的电解精炼中，比被提炼的金属活泼的金属首先放电，比其不活泼的金属则最终成为阳极泥。,即时应用2(2012深圳高二质检)用含有少量银和锌的粗铜片做阳极，纯铜片做阴极，CuSO4溶液做电解质溶液，电解一段时间后，阳极的质量减少x g，则()A电解质溶液的质量增加x gB阴极的质量增加x gC阴极的质量增加a g，axD阴极的质量增加b g，bx,解析：选D。电解过程中银沉入池底，Cu和Zn放电生成Cu2、Zn2进入溶液，而阴极只有Cu2得电子被还原为Cu析出，电解质溶液质量略有增加，阴极增加的质量小于阳极减少的质量。,3金属镍有广泛的用途。
9、粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2Ni2Cu，因此Zn、Fe首先失电子,此时阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等，Cu、Pt不如Ni活泼，最后成为阳极泥。,探究导引4如何进行有关电解的计算？提示：首先要正确地书写电极反应式，要特别注意阳极材料；注意溶液中有多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后，最后根据电子守恒进行相关计算。,要点归纳有关电解池的计算包括：两极产物的定量计算，相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算，根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算，不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：,1根据电
10、子守恒法计算：可用于串联电路中阴、阳两极产物的定量计算等类型，其依据是电路上所转移的电子数相等。2根据总反应式计算：先写出电极反应式,再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。3根据关系式计算：借电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁，得到计算所需的关系式。,即时应用,A原混合溶液中c(K)为1 molL1B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 molD电解后溶液中c(H)为2 molL1,解析：选B。两极反应为：阴极：Cu22e=Cu,2H2e=H2，阳极：4OH4e=O22H2O，两极都收集到1 mol气体，由阳极得到O2为1 mol，可知转移电子为4 m
11、ol，又知生成1 mol H2转移电子2 mol，根据电子得失守恒，n(Cu2)1 mol。再通过溶液呈电中性，正、负电荷总数相等，在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中存在关系：,5用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L(标准状况)氧气，从而可知M的相对原子质量是(),解析：选C。由题意分析得：阴极、阳极发生的电极反应分别为阴极：4Mx4xe=4M阳极：4xOH4xe=2xH2OxO2根据阴、阳两极转移电子的数目相等，设M的相对原子质量为M。得关系式,电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极
12、板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：,(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液,实验开始时，同时在两边滴入几滴酚酞试液,则：电解池中X极上的电极反应式为_。在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是_。,(2)如果用电解法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：X电极的材料是_，电极反应式是_。Y电极的材料是_，电极反应式是_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出),【思路点拨】,【解析】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时,阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X极为阴极，Y极为阳极。
13、X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞试液，X极附近溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉KI试纸变为蓝色。,(2)电解精炼粗铜时，用含杂质的Cu为阳极，精铜为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼的金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是精铜，电极反应式为Cu22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu=Cu22e。,【答案】(1)2H2e=H2有气泡冒出，溶液变红色2Cl2e=Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸
14、放在Y电极附近，试纸变蓝色(2)精铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu2,【名师点睛】常见的电冶金实例电解原理在工业上有广泛的应用，除本题涉及到的电解食盐水和电解精炼铜外，还有电镀、电冶金等，常见的电冶金实例有：电解熔融NaCl制取单质Na：2NaCl(熔融)通电,2NaCl2；电解熔融MgCl2制单质Mg工业上利用海水中的Mg2，先生成Mg(OH)2，再制得MgCl2溶液，最后得熔融态MgCl2，再进行电解：MgCl2(熔融)通电,MgCl2；,电解熔融Al2O3制单质Al(为降低Al2O3的熔点，工业上加入冰晶石Na3AlF6做助熔剂)：2Al2O3(熔融)通电,4Al3O2。,下图中电极
15、a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答：,(1)直流电源中，M极为_极。(2)Pt电极上生成的物质是_，其质量为_g。(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2_。,(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，硫酸的浓度_。(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原5.00%的硫酸溶液质量为_g。,【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)熟练掌握电解原理。(2)根据题目要求，选择适当方法进行计算。,由Ag(阳)电极、Pt(阴)电
16、极和AgNO3溶液组成的电解池，在通电一定时间后，在Pt电极上发生还原反应所消耗溶液中Ag的物质的量，等于Ag电极被氧化给溶液补充的Ag的物质的量，因此AgNO3浓度不变。电解5.00%的硫酸，其实质是电解水，因此硫酸浓度增大。设原5.00%的硫酸溶液的质量为x,电解时消耗水的质量为0.01 mol18 g/mol0.18 g，则5.00%x5.02%(x0.18 g)，解得：x45.18 g。,【规律方法】在解有关电解的综合题时，要注意串联电路中的电流强度相同，单位时间内每个极板上通过的电量相同，即电子转移数目相同。,经典案例由于Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应
17、制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用如图所示实验装置则可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。,(1)a电极材料为_，其电极反应式为_。(2)电解液d可以是_(填选项，下同),则白色沉淀在电极上生成；也可以是_，则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。A纯水BNaCl溶液CNaOH溶液 DCuCl2溶液,(3)液体c为苯，其作用是_；在加入苯之前，对d溶液进行加热处理的目的是_。,(4)为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是_(填编号)。A改用稀H2SO4做电解液B适当增大电源电压C适当缩小两电极间距离D适当降低电解液温度,(5)若将d改为Na2SO4溶液，当电解一段时间,看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_。,【解析】制备Fe(OH)2要考虑以下几点：一是Fe2和OH的来源，Fe2可由电极转化而来，OH应由电解液提供；二是环境要求,应隔绝O2；三是反应速率问题，可采用增大电压和缩小两电极间距离的方法来加快反应速率。,【答案】(1)铁Fe2e=Fe2(2)CB(3)隔绝空气，防止Fe(OH)2被空气氧化排尽溶液中的O2，防止生成的Fe(OH)2被溶液中的O2氧化(4)BC(5)白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色,
