2016年春高中化学人教选修4课件第4章第3节第2课时电解原理的应用

成才之路 · 化学,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 · 选修,电化学基础,第四章,第三节 电解池,第四章,第2课时 电解原理的应用,日常生活中，人们经常使用的螺丝刀、板手、水龙头、以及自行车的车圈、金属装饰品等，表面有一层亮度高且耐磨，耐腐蚀的金属，它们都是电镀制品，你知道这层金属是怎样附着在铁的表面上的吗？,新知导学,2Cl2e=Cl2,氧化,2H2e=H2,还原,电解,金属,合金,镀层金属,待镀的金属制品,含有镀层金属离子的溶液,3电解精炼铜,纯铜,粗铜,Cu22e =Cu,Cu2e=Cu2,CuSO4溶液,金属离子,还原,活泼金属,Na、Ca、Mg、Al,2Cl2e=Cl2 2Na2e=2Na,1(1)电解池与原电池有何本质区别？ (2)电解池和原电池的电极名称是否相同？ 提示：(1)电解池将电能转化为化学能，而原电池是将化学能转化为电能。 (2)电解池的两个电极分别为阴极和阳极，原电池的两个电极分别为正极和负极。,自主探究,2电解精炼铜时，粗铜中的杂质哪里去了？ 提示：精铜中比铜活泼的杂质先失电子成阳离子进入溶液，在精铜表面上这些离子得电子能力比Cu2弱，所以留在溶液中；比铜不活泼的金属杂质不失电子，随着电解的进行它们会沉积在阳极下，称为“阳极泥”。,电解原理的应用,教材点拨,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是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题。,典例透析,(2)如果用电解方法精炼粗铜，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_。 【解析】 (1)X为阴极：2H2e=H2。Y为阳极：2Cl2e=Cl2，用湿润的KI淀粉试纸可检验Cl2。 (2)精炼铜时，粗铜接阳极。Y电极是粗铜，X电极是精铜。,1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(已知：氧化性Fe2Ni2Cu2)。下列叙述正确的是( ) 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只有Cu和Pt,变式训练,解析：A项，阳极发生氧化反应。C项，溶液中的阳离子主要为Ni2，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为Ni22e=Ni，Fe2、Zn2在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、Ni的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。 答案：D,1原电池、电解池、电镀池之间的关系,原电池与电解池的比较,教材点拨,2.电化学计算的基本方法 电解池的计算包括两极产物的定量计算，溶液的pH的计算，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，不论哪类计算，均可归纳为下列三种： (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 (2)根据总反应式中的计量关系进行计算：先写出电极反应式，再写出总反应式或直接运用总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。,如图，四种装置中所盛的溶液体积均为200 mL，浓度为0.6 mol·L1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2 mol电子，此时溶液中的pH由大到小的顺序是( ) A B C D,典例透析,【解析】 若H放电，pH增大，若OH放电，pH减小。中Zn电极参与反应，电解质溶液pH基本不变。中阳极上H放电，溶液渐渐成碱性。正极上H放电，导线上通过0.2 mol电子时，溶液中减少了H的物质的量为0.2 mol，根据原溶液体积和浓度，H的物质的量减少为0.04 mol，浓度变为0.2 mol/L。中由于OH放电，当导线上通过0.2 mol电子时，溶液中OH减少0.2 mol，即H物质的量增加0.2 mol，溶液体积为0.2 L，浓度为1 mol/L。故pH大小顺序符合C项。 【答案】 C,2(2015·西城区期末测试)关于下列四个装置图的说法，正确的是( ),变式训练,A装置中阴极处产生的气体能够使湿润的淀粉KI试纸变蓝 B装置中待镀铁制品应与电源正极相连 C装置中电子由b极流向a极 D装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应,解析：A项，电极反应式分别为阳极：2Cl2e= Cl2，阴极：Cu22e=Cu，阳极产生的Cl2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝；B项，电镀装置中待镀铁制品(镀件)应与电源负极相连接；C项，氢氧燃料电池工作时，负极上通入的H2失电子，电子由a极流向b极；D项，氯碱工业中阳极产生Cl2，阴极附近溶液中生成NaOH，为防止Cl2与NaOH发生反应Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，工业上常采用离子交换膜法电解装置。 答案：D,1(2015·经典习题选萃)在化学能与电能的转化过程中，下列叙述正确的是( ) A电解法精炼铜时，电解质溶液中的铜离子浓度不变 B用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阳极放电，阴离子在阴极放电 C电镀时，电镀槽里的阳极材料发生氧化反应 D原电池的负极与电解池的阴极都发生氧化反应,解析：电解法精炼铜时，由于粗铜中含有比铜活泼的金属，先放电形成离子进入溶液，而电解质溶液中的铜离子在阴极放电，导致电解质溶液中的铜离子浓度减小，A错误；用惰性材料作电极的电解池装置中，阳离子在阴极放电，阴离子在阳极放电，B错误；电镀时，电镀槽里的阳极材料直接放电，发生氧化反应，C正确；原电池的负极与电解池的阳极都发生氧化反应，D错误。 答案：C,2按图所示实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴可表示( ) c(Ag) c(NO) a棒的质量 b棒的质量 溶液的pH,A B C D 解析：本题考查电镀知识，阳极：Age=Ag，b棒质量减小；阴极：Age=Ag，a棒质量增大，电解质溶液浓度不变，故选D。 答案：D,答案：B,4(2014·高考广东卷)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为Al，其他均为Cu，则( ),解析：本题综合考查原电池与电解池知识，意在考查考生对电化学原理的掌握情况。首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池，产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。电极为负极，电极为正极，所以电流方向：电极电极(电流方向与电子流动方向相反)，A正确。电极上铝失电子发生氧化反应，B错。电极上有铜析出，C错。电极的电极反应：Cu2e=Cu2，D错。 答案：A,5某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。,请回答下列问题： (1)甲装置的名称是_；乙装置的名称是_；Zn为_极；Pt为_极。 (2)写出电极反应式：Cu极_；C极_。 (3)当甲中产生0.1 mol气体时，乙中析出铜的质量应为_；乙中产生的气体在标准状况下的体积应为_。,(4)若乙中溶液不变，将其电极都换成铜电极，电键闭合一段时间后，乙中溶液的颜色_(填“变深”“变浅”或“无变化”)。 (5)若乙中电极不变，将其溶液换成饱和NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_(填“增大” “减小”或“不变”，下同)；乙中溶液的pH将_。,解析：(1)Zn、Cu和稀硫酸可构成原电池，其中Zn是负极，Cu是正极；乙装置是电解池，C为阴极，Pt为阳极。(2)Cu电极上发生还原反应：2H2e=H2；C电极上也发生还原反应：Cu22e=Cu。(3)通过甲、乙装置中电子的物质的量相等，当甲中产生0.1 mol H2时，电路中通过0.2 mol电子，乙中析出0.1 mol Cu和放出0.1 mol Cl2。,(4)若将乙中两个电极都换成铜，则乙装置相当于电解精炼铜的装置，阳极溶解的铜和阴极析出的铜一样多，溶液中Cu2的浓度基本不变，溶液的颜色基本不变。(5)若将乙中溶液换成饱和NaCl溶液，则乙装置就是电解饱和食盐水的装置，因反应生成了NaOH，故电解后溶液的pH增大。反应时甲溶液中消耗了H，溶液酸性减弱，pH也增大。,答案：(1)原电池 电解池 负 阳 (2)2H2e=H2 Cu22e=Cu (3)6.4 g 2.24 L (4)无变化 (5)增大 增大,电镀的妙用 电镀在工业的应用已经遍及国民经济各个生产领域中，如机械制造、无线电通讯、交通运输及轻工业系统，这些工业系统中使用金属镀层的目的是多种多样的。其中应用最多的是为了防止金属制品及其组合件的腐蚀。例如，一辆解放牌载重汽车上，零部件的受镀面积可达10 m2左右，其主要目的是防止金属锈蚀。一些产品使用金属镀层则具有防护和装饰的双重目的，像自行车、钟表等。在一些特殊情况下，电镀金属层则是为了赋予制品一定的物理、机械性能，如增加金属表面反光能力、提高表面导电能力、增加抗磨损能力、提高金属的热稳定性等。,