魯科版高中化學(xué)選擇性必修第一冊第1章第3節(jié)第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用基礎(chǔ)課課件

第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用(基礎(chǔ)課)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第3節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解1．認(rèn)識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。2．認(rèn)識電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲存能量中的具體應(yīng)用。3．能正確書寫電解池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式，并能利用守恒法進(jìn)行計(jì)算。學(xué)習(xí)任務(wù)

舊知回顧一、電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣必備知識自主預(yù)習(xí)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑

H2↑＋Cl2↑＋2NaOH

H2↑＋Cl2↑＋2OH－判一判

(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)向電解NaCl溶液的電解池中加入酚酞，陽極區(qū)變紅。 (

)(2)氯堿工業(yè)可以得到金屬鈉、Cl2和H2。 (

)(3)電解飽和食鹽水陰極產(chǎn)生的氣體可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)。 (

)×××二、銅的電解精煉1．裝置

2．粗銅成分(1)主要成分：_____。(2)雜質(zhì)金屬：比銅活潑的有________________等，比銅不活潑的有_______________等。CuZn、Fe、NiAg、Pt、Au3．電極反應(yīng)

Cu(粗銅)－2e－===Cu2+Ag、Pt、AuCu2+＋2e－===Cu(精銅)判一判

(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)粗金屬精煉時(shí)，粗金屬作陽極，陽極泥是比被精煉金屬不活潑的金屬。 (

)(2)精煉銅后，電解質(zhì)溶液中含Zn2+、Cu2+、Ag＋、Fe2+等陽離子。 (

)(3)精煉銅裝置中，陰極得到32g銅，陽極電子轉(zhuǎn)移1mol。 (

)√×√三、電鍍釩液流電池1．電鍍(1)定義：應(yīng)用______原理，在金屬表面鍍上一薄層金屬或合金的方法。(2)目的：提高金屬的________能力、耐磨性能或改善金屬制品的外觀。電解抗腐蝕(3)根據(jù)電解原理，設(shè)計(jì)在鐵釘上鍍銅的實(shí)驗(yàn)方案

電鍍原理陽極：Cu－2e－===Cu2+陰極：_________________電鍍方案

電極材料陽極：______陰極：______電鍍液________溶液鍍件鐵釘Cu2+＋2e－===Cu銅片鐵釘CuSO42．釩液流電池

VO2+

V2+可再生能源想一想白鐵，我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫囊环N金屬材料，是一種鍍鋅鐵。在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)電鍍池？

提示：根據(jù)電鍍的要求，應(yīng)將鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子。模擬電解原理應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：關(guān)鍵能力情境探究應(yīng)用電解原理解決實(shí)際問題1．若用如圖所示裝置，模擬氯堿工業(yè)，則電解質(zhì)溶液c、電極a的電極材料、電極b的電極材料分別是什么？電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式分別是什么？用這種裝置進(jìn)行氯堿工業(yè)生產(chǎn)有什么缺點(diǎn)？如何改進(jìn)？

2．若用如圖所示裝置，模擬鐵制品上鍍銅，則電解質(zhì)溶液c、電極a的電極材料、電極b的電極材料分別是什么？電鍍過程中電解質(zhì)溶液的濃度如何變化？

提示：若用題圖所示裝置，模擬鐵制品上鍍銅，則電極a是Cu，電極b是鐵制品，電解質(zhì)溶液c是CuSO4溶液。電鍍過程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。3．若用如圖所示裝置，模擬電解精煉粗銅(含Zn、Fe、Ag等雜質(zhì))，則電解質(zhì)溶液c、電極a的電極材料、電極b的電極材料分別是什么？電極反應(yīng)式分別是什么？電鍍過程中電解質(zhì)溶液中Cu2+的濃度如何變化？提示：若用題圖所示裝置，模擬電解精煉粗銅(含Zn、Fe、Ag等雜質(zhì))，則電解質(zhì)溶液c為CuSO4溶液、電極a為粗銅、電極b為純銅。電解精煉過程中，陽極上發(fā)生的反應(yīng)依次為Zn－2e－===Zn2+、Fe－2e－===Fe2+、Cu－2e－===Cu2+，陰極上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2+＋2e－===Cu，電鍍過程中電解質(zhì)溶液中Cu2+的濃度先減小后保持不變。1．工業(yè)電解食鹽水制備燒堿工業(yè)電解食鹽水制備燒堿時(shí)必須阻止OH－移向陽極，以使氫氧化鈉在陰極富集，常用陽離子交換膜將兩極溶液分開，使陽離子能通過陽離子交換膜，而陰離子不能通過。如：氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理如圖所示，可知溶液A的溶質(zhì)是NaOH。2．銅的電解精煉與電鍍銅對比

電解精煉銅電鍍銅電極材料陰極精銅鍍件陽極粗銅純銅電極反應(yīng)陽極Cu(粗銅)－2e－===Cu2+等Cu－2e－===Cu2+陰極Cu2+＋2e－===Cu(精銅)Cu2+＋2e－===Cu電解質(zhì)溶液濃度的變化c(Cu2+)減小，比銅活潑的金屬陽離子進(jìn)入溶液電解質(zhì)溶液成分及濃度均不變3．常見活潑金屬的電冶法

金屬電極反應(yīng)總反應(yīng)鈉陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：2Na＋＋2e－===2Na鋁陽極：6O2-－12e－===3O2↑陰極：4Al3+＋12e－===4Al鎂陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑陰極：Mg2+＋2e－===Mg1．如圖是離子交換膜電解槽，電解飽和食鹽水時(shí)，離子交換膜只允許陽離子通過，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．a(chǎn)是電源的正極B．X處產(chǎn)生的是氯氣C．可用鐵作電極A的材料D．Z處流出溶液是較濃的NaOH溶液√2．(雙選)中學(xué)階級介紹的電解原理的應(yīng)用主要有三種：一是氯堿工業(yè)、二是電解精煉銅、三是電解冶金。下列關(guān)于這三個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的描述中不正確的是(

)A．電解精煉銅時(shí)，負(fù)極反應(yīng)：Cu2+＋2e－===CuB．氯堿工業(yè)和電解精煉銅中，陽極都是氯離子放電放出氯氣C．在氯堿工業(yè)中，電解池中的陰極產(chǎn)生的是H2和NaOHD．電解精煉銅時(shí)，應(yīng)用粗銅作陽極、精銅作陰極，可溶性銅鹽作電解質(zhì)溶液√√AB

[電解精煉銅時(shí)，陰極電極反應(yīng)為Cu2+＋2e－===Cu，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在氯堿工業(yè)，陽極是Cl－放電生成氯氣，電解精煉銅時(shí)，陽極是粗銅失電子，生成Cu2+和少量其他金屬離子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；水中存在H2O??H＋＋OH－，在氯堿工業(yè)中，電解池的陰極上氫離子放電生成氫氣，并得到NaOH，C項(xiàng)正確；電解精煉銅時(shí)，應(yīng)用粗銅作陽極、精銅作陰極，可溶性銅鹽作電解質(zhì)溶液，D項(xiàng)正確。]

負(fù)

H2

1．將兩個(gè)分別裝有Na2SO4、CuCl2溶液的電解池串聯(lián)在一起，均用惰性電極進(jìn)行電解，電解一段時(shí)間后，試分析電極產(chǎn)物H2、O2、Cl2、Cu之間物質(zhì)的量的關(guān)系。有關(guān)電解計(jì)算的方法提示：根據(jù)得失電子守恒及元素的化合價(jià)可得出，電極產(chǎn)物物質(zhì)的量的關(guān)系式：2H2～O2～2Cl2～2Cu～4e－，即H2、O2、Cl2、Cu的物質(zhì)的量之比為2∶1∶2∶2。2．已知一個(gè)電子的電量是1.602×10-19C，用該電池電解飽和食鹽水，當(dāng)電路中通過1.929×105C的電量時(shí)，生成NaOH的質(zhì)量是多少？

1．電解計(jì)算的依據(jù)(1)陽極失去的電子數(shù)＝陰極得到的電子數(shù)。(2)串聯(lián)電路中通過各電解池的電子總數(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。2．電解計(jì)算的方法(1)根據(jù)得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：根據(jù)得失電子守恒的關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。電解計(jì)算時(shí)常用的定量關(guān)系為4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。

√

[母題發(fā)散](1)上題電解后溶液中的溶質(zhì)為________。(2)若為上述過程提供電能的是氫氧燃料電池，則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣的體積為________。

提示：(1)HNO3、NaNO3

(2)2.24L易錯(cuò)提醒(1)電解混合溶液時(shí)要注意電解的階段性，電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式，電解產(chǎn)物與轉(zhuǎn)移電子數(shù)之間的關(guān)系式是電化學(xué)計(jì)算的主要依據(jù)。(2)當(dāng)電流通過一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電解池時(shí)，它們均處于同一閉合電路中，所以同一時(shí)間內(nèi)通過的電子的物質(zhì)的量相等。

1．如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，在A池中加入足量0.05mol·L-1的氯化銅溶液，B池中加入足量0.1mol·L-1的硝酸銀溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是(

)A．2∶2∶4∶1

B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1√

2．用含有少量銀和鋅的粗銅作陽極，純銅作陰極，硫酸銅溶液作電解液，通電一段時(shí)間后，陽極的質(zhì)量減輕了6.4g，下列說法正確的是(

)A．電解質(zhì)溶液的質(zhì)量增加了6.4gB．陰極的質(zhì)量增加了6.4gC．陰極增加的質(zhì)量小于6.4gD．溶液中Cu2+濃度完全保持不變√C

[在陽極上有鋅與銅兩種單質(zhì)放電，而在陰極上只有Cu2+放電且鋅的摩爾質(zhì)量大于銅的摩爾質(zhì)量，當(dāng)陽極的質(zhì)量減輕6.4g時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子少于0.2mol，故在陰極上析出的銅少于0.1mol，增加的質(zhì)量小于6.4g；由于相同時(shí)間內(nèi)兩極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等，陰極上析出的銅比陽極上溶解的銅多，故溶液中Cu2+濃度減小，C項(xiàng)符合題意。]

知識必備1．下列圖示中關(guān)于銅電極的連接，錯(cuò)誤的是(

)5學(xué)習(xí)效果隨堂評估√243題號1A．銅鋅原電池B．電解精煉銅C．鍍件上鍍銅D．電解氯化銅溶液C

[A.原電池中易失電子的金屬作負(fù)極，Cu、Zn、稀硫酸原電池中，鋅易失電子作負(fù)極、Cu作正極，A正確；B.電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極、精銅作陰極，硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，其連接正確，B正確；C.電鍍時(shí)，鍍層作陽極、鍍件作陰極，硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液，其連接錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤；D.電解氯化銅溶液時(shí)，可以用石墨作陽極、銅作陰極，石墨連接電池正極、銅連接電池負(fù)極，D正確。]5243題號12．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“黑筆寫紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合溶液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是(

)A．鉛筆端作為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B．鉑片端作為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生D．a(chǎn)極是直流電源負(fù)極，b極是直流電源正極523題號14√D

[電極反應(yīng)為陰極：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應(yīng))；陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應(yīng))。若要能夠出現(xiàn)“黑筆寫紅字”的現(xiàn)象，必須是鉛筆作為陰極，這樣鉛筆附近產(chǎn)生的OH－會使酚酞溶液變紅，因此與鉛筆相連的a極是直流電源的負(fù)極。]523題號143．用石墨電極電解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，原混合溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為(

)A．1mol·L-1

B．2mol·L-1

C．3mol·L-1

D．4mol·L-1523題號41√

523題號41

5243題號1√√

5243題號15．如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)電解池，試回答下列問題。243題號15(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A極是電解池的______，材料是______，電極反應(yīng)為__________________；B極是電解池的_________，材料是_________，主要電極反應(yīng)為__________________。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，開始一段時(shí)間后，F(xiàn)e極附近呈____色。(3)若甲池陰極增重12.8g，則乙池陽極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________(不考慮氣體溶解情況)。243題號15陰極純銅Cu2+＋2e－===Cu陽極粗銅Cu－2e－===Cu2+紅4.48L

243題號15(選擇題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1．下列有關(guān)電化學(xué)的示意圖中正確的是(

)課時(shí)分層作業(yè)(八)電解原理的應(yīng)用題號135246879√ABC

D√D

[A項(xiàng)，Zn應(yīng)作負(fù)極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Zn應(yīng)放在ZnSO4溶液中，Cu應(yīng)放在CuSO4溶液中，圖示裝置不會構(gòu)成原電池，而是在左燒杯中直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解精煉銅，應(yīng)將粗銅與電源正極相連，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解飽和食鹽水，在陰極產(chǎn)生H2，陽極產(chǎn)生Cl2，正確。]題號1352468792．利用如圖所示裝置可以在銅牌表面電鍍一層銀。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．通電后，Ag＋向陽極移動(dòng)B．銀片與電源負(fù)極相連C．該電解池的陰極反應(yīng)可表示為Ag＋＋e－===AgD．當(dāng)電鍍一段時(shí)間后，將電源反接，銅牌可恢復(fù)如初題號135246879√C

[銅牌上鍍銀，銀片為陽極，Ag＋向陰極移動(dòng)，陰極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag。由于實(shí)驗(yàn)中鍍層不可能非常均勻致密，所以將電源反接，陽極上Cu、Ag均會溶解，銅牌不可能恢復(fù)如初。]3．沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率，為解決這一問題，通常在管道口設(shè)置一對惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．陽極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋安全地排入大氣D．陽極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理題號135246879√

題號135246879√C

[A項(xiàng)，每生成1molNCl3，轉(zhuǎn)移6mole－，理論上有6molH＋經(jīng)質(zhì)子交換膜從右側(cè)向左側(cè)遷移，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，M為H2，不能用濕潤的淀粉-KI試紙檢驗(yàn)，B錯(cuò)誤；D項(xiàng)，右側(cè)pH會增大，D錯(cuò)誤。]題號1352468795．如圖在A、B、C三只燒杯中各盛放稀硫酸、氯化鈉溶液和硝酸銀溶液。題號135246879(1)圖中A池是________(填“原電池”

“電解池”或“電鍍池”)。(2)石墨1電極的名稱是________，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_________________________________________________________。(3)寫出以下電極的電極反應(yīng)。B池：石墨1電極_________________________________________。石墨2電極_______________________________________________。C池：Ag電極____________________________________________。Cu電極__________________________________________________。題號135246879原電池陽極將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在電極上方，試紙變藍(lán)2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)Ag－e－===Ag＋Ag＋

＋e－===Ag[解析]根據(jù)圖中裝置連接及電化學(xué)原理可判斷出，圖中A池為原電池，Zn作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，Cu作正極，氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；則B池與C池均為電解池，B池石墨1連接原電池的正極，作電解池的陽極，氯離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成氯氣，石墨2作電解池的陰極，水中氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成氫氣；C池Cu電極連接負(fù)極，作電解池的陰極，Ag＋發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Ag，Ag電極作電解池的陽極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Ag＋。(1)圖中A池是原電池。(2)B池為電解池，石墨1電題號135246879極的名稱是陽極；發(fā)生的電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在電極上方，若試紙變藍(lán)，則產(chǎn)生的為氯氣。(3)B池：石墨1連接原電池的正極，作電解池的陽極，氯離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑；石墨2作電解池的陰極，水中氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成氫氣，2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；C池：Ag電極作電解池的陽極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Ag＋，電極反應(yīng)為Ag－e－===Ag＋；Cu電極連接負(fù)極，作電解池的陰極，Ag＋發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Ag，電極反應(yīng)為Ag＋

＋e－===Ag。題號135246879

題號135246879√

題號1352468797．H2O2和O3都是較強(qiáng)的氧化劑，可用于環(huán)境消殺。以下電化學(xué)裝置可協(xié)同產(chǎn)生H2O2和O3，產(chǎn)生H2O2和O3的物質(zhì)的量之比為5∶1，下列說法正確的是(

)A．Y電極電勢低于X電極B．膜為陰離子交換膜C．生成H2O2的電極反應(yīng)為O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．X極處可能還存在其他副反應(yīng)題號135246879√√CD

[Y電極O元素從－2價(jià)升至0價(jià)，是陽極，電極反應(yīng)：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，3H2O－6e－===O3↑＋6H＋，X電極是陰極，電極反應(yīng)：O2＋2e－＋2H＋===H2O2；A項(xiàng)，Y電極是陽極，X電極是陰極，Y電極電勢比X電極高，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，H＋由Y電極向X電極移動(dòng)，則膜為質(zhì)子交換膜，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，X電極是陰極，生成H2O2的電極反應(yīng)為O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C正確；D項(xiàng)，X電極也可發(fā)生O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D正確。]題號1352468798．如圖中的A為直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞溶液的濾紙，C為電鍍槽，接通電路后，發(fā)現(xiàn)B上的c點(diǎn)顯紅色。請?zhí)羁眨侯}號135246879(1)電源A中a為____