課件高二化學(xué)反應(yīng)原理課件7：1.2.2 電解原理的應(yīng)用

第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用1．掌握工業(yè)電解飽和食鹽水制取燒堿、氫氣和氯氣的原理。2．了解電鍍、電解精煉的原理。3．能夠應(yīng)用電解原理判斷離子的氧化性或還原性強(qiáng)弱并能夠進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。學(xué)習(xí)目標(biāo)1．根據(jù)金屬的活潑性預(yù)測冶煉金屬的方法。(1)K、Ca、Na、Mg、Al可用_________制得。(2)Zn、Fe、Sn、Cu可用_________制得。(3)Hg、Ag可用_________制得。(4)Pt、Au可用_________獲取。電解法熱還原法熱分解法富集法知識銜接2.用不同電極電解CuSO4溶液,寫出對應(yīng)的陰、陽兩極反應(yīng)。(1)均為Pt電極：陽極：__________________________，陰極：_____________________。(2)均為Cu電極：陽極：_____________________，陰極：_____________________。(3)均為Zn電極：陽極：_____________________，陰極：_____________________。知識點(diǎn)一

電解飽和食鹽水制備Cl2、H2和NaOH1．裝置2．現(xiàn)象(1)陽極上：有_____色氣體產(chǎn)生；(2)陰極上：有氣體產(chǎn)生，陰極附近溶液______。黃綠變紅3．原理分析及電極反應(yīng)電解時(shí)U形管中,__________移向陽極,__________移向陰極。(1)陽極離子放電順序：__________，電極反應(yīng)：2Cl－－2e－Cl2↑(_____反應(yīng))；(2)陰極離子放電順序：__________，電極反應(yīng)：2H＋＋2e－H2↑(_____反應(yīng))。(3)總反應(yīng)化學(xué)方程式：______________________________，離子方程式：______________________________________。Cl－、OH－H＋、Na＋Cl－>OH－氧化H＋>Na＋還原4.工業(yè)電解食鹽水粗鹽中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等雜質(zhì)。這些金屬離子在堿性環(huán)境中會生成沉淀，損壞離子交換膜；此外，雜質(zhì)的存在會使得到的產(chǎn)品不純，因此必須經(jīng)過精制。除雜質(zhì)的過程：由陽極(金屬鈦網(wǎng))、陰極(碳鋼網(wǎng))、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。如圖表示一個(gè)單元槽的示意圖。電解總反應(yīng)式：如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖，下列有關(guān)說法不正確的是(

)A．裝置中的離子交換膜只允許陽離子通過，不允許陰離子通過B．裝置中出口①處的物質(zhì)是氫氣，出口②處的物質(zhì)是氯氣C．除去雜質(zhì)后的NaOH溶液從出口B處導(dǎo)出D．轉(zhuǎn)移0.8mol電子時(shí)產(chǎn)生H28.96L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)[答案]B[解析]陽離子交換膜只允許陽離子通過，A正確；①處是陽極，發(fā)生2Cl－－2e－Cl2↑，②處是陰極，發(fā)生2H＋＋2e－H2↑，B錯(cuò)誤；②處H＋放電后生成OH－，Na＋通過離子交換膜從左室進(jìn)入右室，所以除去雜質(zhì)后的NaOH溶液從B口導(dǎo)出,C正確；生成1molH2轉(zhuǎn)移2mol電子,轉(zhuǎn)移0.8mol電子時(shí)生成0.4molH2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為8.96L，D正確。[變式訓(xùn)練]1．下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是(

)[解析]

電解飽和食鹽水生成H2和Cl2，H2可用向下排空氣法收集檢驗(yàn),Cl2可用碘化鉀-淀粉溶液檢驗(yàn),排除A、B。生成H2的一極為陰極，與電源負(fù)極相連，生成Cl2的一極為陽極，與電源正極相連，據(jù)此可知電子流向正確的為D項(xiàng)。[答案]D[規(guī)律指津]

為保證得到電解物質(zhì)較純凈，常對電解池裝置做相應(yīng)的改進(jìn)：知識點(diǎn)二

粗金屬的精煉與電鍍

1．銅的電解精煉(1)裝置(2)電極反應(yīng)陽極：Cu－2e－Cu2＋、Zn－2e－Zn2＋、Fe－2e－Fe2＋，陰極：________________。(3)陽極泥銅的電解精煉過程中，粗銅中不如銅活潑的金屬與其他不溶性雜質(zhì)混在一起沉積在電解池底部形成的物質(zhì)。2．電鍍(1)電鍍銅實(shí)驗(yàn)裝置(2)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。(3)目的：使金屬________能力增強(qiáng)且增加金屬表面的耐磨性和美觀性。(4)電鍍池構(gòu)成：鍍層金屬做______，鍍件做______，含有_______________的鹽溶液做電解質(zhì)溶液。電解抗腐蝕陽極陰極鍍層金屬離子電鍍與電解精煉的區(qū)別與聯(lián)系電鍍電解精煉定義裝置舉例應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金利用電解原理提純金屬電鍍電解精煉形成條件①鍍層金屬做陽極接直流電源正極，鍍件做陰極接直流電源負(fù)極②電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液③形成閉合回路①不純金屬做陽極，純金屬做陰極②含該金屬離子的可溶性鹽溶液做電解質(zhì)溶液③直流電源④形成閉合回路電鍍電解精煉電極反應(yīng)聯(lián)系電鍍池和精煉池是特定條件下的電解池特別警示

(1)在電解池中，電子流向：陽極→正極，負(fù)極→陰極；離子流向：陽離子→陰極，陰離子→陽極。(2)電解精煉金屬實(shí)質(zhì)是對粗金屬的提純，比被精煉金屬不活潑的金屬均以單質(zhì)形式在陽極區(qū)沉積稱為陽極泥，如粗Ni(Cu、Fe、Zn、Ag、Au)精煉時(shí)陽極泥為Cu、Ag、Au(已知氧化性：Cu2＋＞Ni2＋)。電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊滴入幾滴酚酞試液，則：①電解池中X電極上的電極反應(yīng)式為_________________。在X電極附近觀察到的現(xiàn)象是________________________。有氣泡冒出，溶液變紅色②Y電極上的電極反應(yīng)式是____________________，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是___________________________________________________。(2)如果用電解法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則：①X電極的材料是_______，電極反應(yīng)式是___________________。②Y電極的材料是_______，電極反應(yīng)式是______________。(說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出)把濕潤的淀粉-KI試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色精銅粗銅[思路點(diǎn)撥][解析](1)用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－Cl2↑；陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－H2↑。與電源正極相連的為陽極，反之為陰極。所以X電極為陰極，Y電極為陽極。X電極在反應(yīng)過程中消耗了H2O電離出的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞試液，X電極附近溶液變成紅色；Y電極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變?yōu)樗{(lán)色。(2)電解精煉粗銅時(shí)，用含雜質(zhì)的銅為陽極，精銅為陰極。反應(yīng)過程中陽極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子進(jìn)入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽極泥；在陰極只有Cu2＋能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽極。所以，X電極的材料是精銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為Cu－2e－Cu2＋。[變式訓(xùn)練]2．金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的有(已知氧化性：Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)(

)A．陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－NiB．電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5NA個(gè)電子時(shí)陽極溶解0.25mol鎳D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt[解析]

Zn、Fe比Ni更活潑，Zn、Fe、Ni在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶解成Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋，陰極上只析出Ni，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5NA個(gè)電子時(shí)，陽極溶解的Zn、Fe、Ni共0.25mol，陰極生成的Ni為0.25mol，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加不相等，故A、B、C項(xiàng)均錯(cuò)；Cu、Pt不如Ni活潑，在陽極沉積而形成陽極泥，D項(xiàng)正確。[答案]D1．電解質(zhì)導(dǎo)電不屬于物理變化而屬于化學(xué)變化中的氧化還原反應(yīng)。2．在外電路中靠自由移動的電子定向移動形成電流，即電子流向：陽極→正極、負(fù)極→陰極，而內(nèi)電路靠陰、陽離子定向移動形成電流，即陽離子→陰極，陰離子