1、第2课时 电解原理的应用,第四章 第三节,学习目标定位 1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。 2.学会电解的有关计算。,一 电解原理的应用,达标检测 提升技能,二 电解的有关计算,内容索引,一 电解原理的应用,1.电解硫酸铜溶液 在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。 (1)若两极均为Pt电极，则阳极反应式是 ，阴极反应式是 ，电解的化学方程式是 _。 (2)若两极均为铜片，则阳极反应式是 ，阴极反应式是 ，电解过程中溶液的浓度 。 (3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是 ，电解过程中 。,新知导学,4OH4e=2H2OO2,2Cu24
2、e=2Cu,2CuO22H2SO4,2CuSO42H2O,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,不变,Zn2e=Zn2,阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加,2.电解饱和食盐水 (1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。通电时 移向阴极， 放电， 移向阳极， 放电。电极反应式为 阳极： ( 反应)； 阴极： ( 反应)； 因 放电，导致水的电离平衡H2OHOH向右移动，致使生成 。,Na、Cl、H、OH,Na、H,H,Cl、OH,Cl,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,氧化,还原,H,NaOH,(2)电解的总反应式 化学方程式： ； 离子方程式： ； 工业上习惯把电解饱和食盐水叫做 。,氯碱
3、工业,3.电镀 (1)根据图，回答下列问题： 电极反应式 阳极： ； 阴极： 。 可观察到的现象是铁件表面镀 ， 铜片 。 硫酸铜溶液浓度的变化是 。,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,一层红色的铜,不断溶解,不变,(2)电镀的概念是应用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或的方法。 (3)电镀池的构成：一般都是用 作电镀液；把 浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；_与直流电源的负极相连，作阴极。,金属,电解,合金,含有镀层金属离子的电解质溶液,镀层金属,待,镀金属制品,4.电解精炼铜 (1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用 作阳极，
4、用 作阴极，用_作电解质溶液。 (2)电极反应式：阳极为 、 、_ _等，阴极为_。 (3)电解精炼铜的原理是 失去电子，产生的阳离子残留在溶液中， 以金属单质的形式沉积在电解槽的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在纯铜上析出。,粗铜,纯铜,CuSO4溶液,Cu2e=Cu2,Zn2e=Zn2,Fe,2e=Fe2,Cu22e=Cu,粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等,不比铜活泼的金属Ag、Au等,5.电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的 获得电子，从它们的化合物中 出来。如Mnne=M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属如：K、Na、Mg、Al等，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 如：电解熔融的
5、氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式： ； 阴极反应式： ； 总反应： 。,2NaCl(熔融) 2NaCl2,2Na2e=2Na,2Cl2e=Cl2,金属离子,还原,电解原理的应用 (1)氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。 (2)电镀的特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。 (3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时Cu也会沉积)。,1.在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是 A.锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B.铂作阴极
6、，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 C.铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D.锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子,活学活用,答案,解析,本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。,2.某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。,根据要求回答相关问题： (1)通入氢气的电极为_(填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为_。,答案,解析,负极,H22e2OH=2H2O,通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H22e2OH=2H2O。,(
7、2)石墨电极为_(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，_(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。,答案,解析,由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H在阴极(Fe电极)放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。,阳极,铁极,(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将_(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为_。,答案,解析,如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2，所以丙装置
8、中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu22e=Cu。,减小,Cu22e=Cu,二 电解的有关计算,例 用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移的电子的物质的量为A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol,新知导学,答案,解析,用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液时，如果硫酸铜没有消耗完成或恰好消耗完，这时向电解液中加入氧化铜或碳酸铜就可以恢复到电解前的浓度和pH，而题中加入的是Cu2
9、(OH)2CO3，说明CuSO4消耗完，并且又电解了一部分水。则电解的硫酸铜的物质的量为0.2 mol，电解的水的物质的量为0.1 mol，转移的电子的物质的量为0.2 mol20.1 mol20.6 mol。,1.计算类型 电解的相关计算包括两极产物的定量计算(如质量、气体的体积、某元素的化合价、溶液的pH及物质的量浓度等)。 2.方法技巧 (1)得失电子守恒法计算：用于串联电路，通过阴阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。,(2)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)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间
10、的桥梁，建立计算所需的关系式。,3.把两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从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.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg,活学活用,答案,解析,由得失电子守恒知，eOHHAg，所以n(Ag)n(H)。AgNO3溶液电解后产生酸，产生的H的物质的量可由pH差来计算：pH从6.0变为3.0，即c(H)103 molL1，所以n(Ag)n(H)103 molL10.5 L5104 mol，m(Ag)n(Ag)M5104 mol108 g
11、mol10.054 g54 mg。,4.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况)，则原混合液中，Cu2的物质的量浓度为 A.1 molL1 B.2 molL1 C.3 molL1 D.4 molL1,答案,解析,分析电解H2SO4、CuSO4混合液的阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为H2、O2各0.1 mol，O2是由OH失去0.4 mol电子而得到，H2是由H得到 0.2 mol 电子而生成。由电子得失守恒知，还有0.2 mol电子是Cu2得到的，故Cu2的物质的量是0.1 mol，则Cu2的物质的量浓度为
12、1 molL1。,达标检测 提升技能,1.如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是,1,2,3,4,5,答案,解析,A.电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触,1,2,3,4,5,碳棒在蛋壳内，溶液中的Cl在该极失电子被还原，溶液的碱性不增强，故A项错误； 蛋壳表面缠绕的铁丝作阴极，H在该极发生还原反应得到氢气，B项错误； 铁丝表面生成的气体是氢气，不能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，C项错误； 蛋壳在该实验中的作用是阻止气体通过，D
13、项正确。,2.金属镍有广泛的用途。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Fe2Ni2Cu2) A.阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e=Ni B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2 D.电解后，电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt，没有Zn、Fe、Ni,1,2,3,4,5,答案,解析,1,2,3,4,5,电解精炼镍时，粗镍作阳极，纯镍作阴极，电解质溶液中含有Ni2，则阳极发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，阴极电极反应式为
14、Ni22e=Ni，因此，电解过程中阳极减少的质量不等于阴极增加的质量，电解后，溶液中存在的金属阳离子有Fe2、Ni2、Zn2，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt，没有Zn、Fe、Ni。,3.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。,下列叙述正确的是 A.通电后中间隔室的SO 向阳极迁移，阳极区溶液pH增大 B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.阴极反应为2H2O4e=O24H，阴极区溶液pH降低 D.当电路中通
15、过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成,答案,解析,1,2,3,4,5,电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO 向阳极区移动，Na 向阴极区移动，阳极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在阳极区，该极得到H2SO4产品，溶液pH减小，阴极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在阴极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确； 该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过 1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，错误。,1,2,3,4,5,4.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mo
16、lL1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 molL1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是,答案,解析,1,2,3,4,5,A.2241 B.1121 C.2111 D.2121,由电解规律可知：a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2eCuCl22Ag 1 2 O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为2241。,1,2,3,4,5,5.如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：,1,2,3,4,5,(1)电源中X极是_(
17、填“正”或“负”)极。,负,答案,解析,铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X为负极。,(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL (电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)_。,1,2,3,4,5,0.025 molL1,答案,解析,C中铜极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子；由4eO2可知，B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL；但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2全部在阴极放电后，H接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2已被电解完；由2eCu，可知n(Cu2)0.005 mol，则c(CuSO4) 0.025 molL1。,(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl，则电解后溶液的pH_。,1,2,3,4,5,13,答案,解析,由4e4OH知，A中生成0.02 mol OH，则c(OH)0.1 molL1，pH13。,本课结束,