第4章第三节第2课时电解原理的应用课件人教选修4.ppt

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1、第第2课时电解原理的应用课时电解原理的应用课堂互动讲练课堂互动讲练探究整合应用探究整合应用知能优化训练知能优化训练第第2课课时时电电解解原原理理的的应应用用课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案电解原理的应用电解原理的应用1电解饱和食盐水电解饱和食盐水(1)电极反应式电极反应式阳极：发生阳极：发生_反应，电极反应式为反应，电极反应式为_。阴极：发生阴极：发生_反应，电极反应式为反应，电极反应式为_。(2)总反应式总反应式化学方程式：化学方程式：_。离子方程式：离子方程式：_ 。氧化氧化2Cl2e=Cl2还原还原2H2e=H2思考感悟思考感悟1(1)在用惰性电极电解饱和食盐水时，在两在

2、用惰性电极电解饱和食盐水时，在两极附近分别加入酚酞试液后有什么现象发生？极附近分别加入酚酞试液后有什么现象发生？怎样检验两极的产物？怎样检验两极的产物？(2)电解饱和食盐水，阴极区呈碱性的原因是电解饱和食盐水，阴极区呈碱性的原因是什么？什么？【提示提示】(1)阳极有刺激性气味的气体产生，阳极有刺激性气味的气体产生，阴极变红色。用镊子夹一块湿润的碘化钾淀阴极变红色。用镊子夹一块湿润的碘化钾淀粉试纸，靠近阳极，一会儿，发现试纸变蓝，粉试纸，靠近阳极，一会儿，发现试纸变蓝，则说明放出的气体是则说明放出的气体是Cl2。用一干燥的小试管在阴极收集产生的气体，用一干燥的小试管在阴极收集产生的气体，待收集满

3、后，用拇指堵住管口，移到酒精灯待收集满后，用拇指堵住管口，移到酒精灯火焰旁，松开拇指，若听到火焰旁，松开拇指，若听到“噗噗”的一声，的一声，则说明收集的气体是则说明收集的气体是H2；在两极附近滴入少；在两极附近滴入少量的酚酞溶液，若溶液变红，证明有碱性物量的酚酞溶液，若溶液变红，证明有碱性物质生成。质生成。(2)阴极区的溶液呈碱性的原因是阴极区的溶液呈碱性的原因是H2O电离出电离出的的H在阴极上得电子而生成在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的，破坏了水的电离平衡，促进了水的继续电离，使电离平衡，促进了水的继续电离，使OH浓浓度大于度大于H浓度，故在阴极区溶液呈碱性。浓度，故在阴极区溶液呈碱性。

4、2电镀电镀(1)定义：电镀是应用定义：电镀是应用_原理在某些金属原理在某些金属表面镀上一薄层其他表面镀上一薄层其他_或或_的的方法。方法。(2)电镀池的构成电镀池的构成电解电解金属金属合金合金(3)电镀目的：使金属增强电镀目的：使金属增强_能力，增能力，增加美观和表面硬度。加美观和表面硬度。3电解精炼铜电解精炼铜抗腐蚀抗腐蚀思考感悟思考感悟2(1)在某镀件上镀铜时，电镀液中在某镀件上镀铜时，电镀液中CuSO4的浓度如何变化？电解精炼铜时，电解液中的浓度如何变化？电解精炼铜时，电解液中CuSO4的浓度如何变化？的浓度如何变化？(2)电解精炼铜时，电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度发生溶液的浓度发

5、生(1)中变化的原因是什么？中变化的原因是什么？【提示提示】(1)在镀件上镀铜时，阳极：在镀件上镀铜时，阳极：Cu2e=Cu2，阴极：，阴极：Cu22e=Cu，所以电镀液所以电镀液c(CuSO4)不变；而电解精炼铜时，不变；而电解精炼铜时，阴极：阴极：Cu22e=Cu，阳极：，阳极：Cu2e=Cu2(主要主要)，Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2(杂质失电子杂质失电子)。因此阳极溶解的铜比阴极析出的铜少，故因此阳极溶解的铜比阴极析出的铜少，故c(CuSO4)减小。减小。(2)由于阳极上溶解的金属为由于阳极上溶解的金属为Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有等，而在阴极上只有Cu析出，根据得失

6、电子析出，根据得失电子守恒，溶解的守恒，溶解的Cu的量小于析出的的量小于析出的Cu的量，所的量，所以溶液中以溶液中CuSO4的浓度逐渐减小。的浓度逐渐减小。4电冶金电冶金(1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属冶炼的本质：使矿石中的_获得电子，从它们的化合物中获得电子，从它们的化合物中_出来。如出来。如Mnne=M。(2)电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些适用于一些_单质的制取，如冶炼单质的制取，如冶炼_等活泼金属。等活泼金属。金属离子金属离子还原还原活泼金属活泼金属钠、钙、镁、铝钠、钙、镁、铝(3)电解熔融的氯化钠电解熔融的氯化钠阳极反应：阳极

7、反应：_；阴极反应：阴极反应：_；总反应：总反应：_。2Cl2e=Cl22Na2e=2Na1(2011年安徽淮北一中高二期末年安徽淮北一中高二期末)我国第五套我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍，依据你所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯所掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，钢芯应该作应该作()A正极正极B负极负极C阳极阳极 D阴极阴极解析：解析：选选D。电镀池中待镀金属应作阴极。电镀池中待镀金属应作阴极。2下列叙述中错误的是下列叙述中错误的是()A电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应原反应B原电池跟电解

8、池连接后，电子从原电池负原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极极流向电解池阳极C电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应应D电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气液和氢气解析：解析：选选B。电解池中阳极是阴离子或较活泼。电解池中阳极是阴离子或较活泼阳极金属放电失去电子，发生的是氧化反应，阳极金属放电失去电子，发生的是氧化反应，阴极是阳离子得到电子发生还原反应，阴极是阳离子得到电子发生还原反应，A正确。正确。原电池中电子由负极流出，与原电池负极相原电池中电子由负极流出，与原电池负极相连的是电解池的阴极，连的

9、是电解池的阴极，B错。电镀时阳极为镀错。电镀时阳极为镀层金属，电镀过程中失去电子发生氧化反应，层金属，电镀过程中失去电子发生氧化反应，C正确。电解饱和食盐水时，阴极为正确。电解饱和食盐水时，阴极为H得电得电子产生氢气，同时余下的子产生氢气，同时余下的OH与与Na形成氢形成氢氧化钠，氧化钠，D正确。正确。课堂互动讲练课堂互动讲练原电池、电解池、电镀池三者比较原电池、电解池、电镀池三者比较类别类别性质性质原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池定义定义(装置装置特点特点)将化学能转将化学能转变成电能的变成电能的装置装置将电能转变成化将电能转变成化学能的装置学能的装置应用电解原理应用电解原理在某些金属表

10、在某些金属表面镀上一层其面镀上一层其他金属的装置他金属的装置反应特征反应特征自发反应自发反应非自发反应非自发反应非自发反应非自发反应装置特征装置特征无电源无电源有电源，两极材有电源，两极材料可同可不同料可同可不同有电源有电源类别类别性质性质原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池形成条件形成条件活动性不同的活动性不同的两极两极(连接连接) 电电解质溶液解质溶液形成闭合回路形成闭合回路两电极连接两电极连接直流电源直流电源两两电极插入电解电极插入电解质溶液中质溶液中形成闭合回形成闭合回路路镀层金属接镀层金属接电源正极，待电源正极，待镀金属接电源镀金属接电源负极负极电镀液电镀液必须含有镀层必须含有镀层金

11、属的离子金属的离子电极名电极名称称(电极构电极构成成)负极：较活泼金负极：较活泼金属属(电子流出的极电子流出的极)正极：较不活泼正极：较不活泼的金属的金属(或能导电或能导电的非金属的非金属)(电子流电子流入的极入的极)阳极：与电源阳极：与电源正极相连的极正极相连的极阴极：与电源阴极：与电源负极相连的极负极相连的极名称同电解池名称同电解池，但有限制条，但有限制条件件阳极：必须是阳极：必须是镀层金属镀层金属阴极：镀件阴极：镀件类别类别性质性质原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池电极电极反应反应负极：氧化负极：氧化反应，金属反应，金属失电子失电子正极：还原正极：还原反应，溶液反应，溶液中的阳离子中的

12、阳离子得电子或者得电子或者氧气得电子氧气得电子阳极：氧化反阳极：氧化反应，溶液中的应，溶液中的阴离子失电子阴离子失电子或电极金属失或电极金属失电子电子阴极：还原反阴极：还原反应，溶液中的应，溶液中的阳离子得电子阳离子得电子阳极：金阳极：金属电极失属电极失电子电子阴极：电阴极：电镀液中阳镀液中阳离子得电离子得电子子类别类别性质性质原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池电子流电子流向向负极负极正极正极电源负极电源负极阴极阴极阳极阳极电电源正极源正极(同电解池同电解池)溶液中溶液中带带电离子电离子的的移动移动阳离子向正阳离子向正极移动阴离极移动阴离子向负极移子向负极移动动阳离子向阳离子向阴极移动阴极移

13、动阴离子向阴离子向阳极移动阳极移动(同电解池同电解池)特别提醒：特别提醒：无论是原电池还是电解池，无论无论是原电池还是电解池，无论是一个是一个“池池”还是多个任意还是多个任意“池池”串联，在串联，在电路和电极上单位时间内通过的电量相同。电路和电极上单位时间内通过的电量相同。 如图所示为相互串联的甲、乙两电解池。如图所示为相互串联的甲、乙两电解池。试回答：试回答：(1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则若甲池利用电解原理在铁上镀银，则A是是_、_(填电极材料和电极名称填电极材料和电极名称)，电极反应是电极反应是_；B(要求要求同同A)是是_、_，电极反应式是，电极反应式是_，应选用的电解质溶，应选

14、用的电解质溶液是液是_。(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，电解一段时乙池中若滴入少量酚酞试液，电解一段时间后，铁极附近呈间后，铁极附近呈_色，色，C极附近呈极附近呈_色。色。(3)若甲槽阴极增重若甲槽阴极增重43.2 g，则乙槽中阳极上放，则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是出的气体在标准状况下的体积是_mL，若乙槽中剩余溶液仍为若乙槽中剩余溶液仍为400 mL，则电解后所，则电解后所得得NaOH溶液的物质的量浓度为溶液的物质的量浓度为_mol/L，pH等于等于_。【解析解析】(1)电解池中，与电源正极相连的电解池中，与电源正极相连的是阳极，与电源负极相连的是阴极，所以是阳极，与电源负极

15、相连的是阴极，所以A是是阴极，阴极，B是阳极。电解时，通常用待镀制品作是阳极。电解时，通常用待镀制品作阴极，用镀层金属作阳极，用含有镀层金属阴极，用镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。因此离子的溶液作电镀液。因此A是铁，是铁，B是银，是银，电极反应分别是电极反应分别是Age=Ag，Age=Ag。电解质溶液为。电解质溶液为AgNO3溶液。溶液。【答案答案】(1)铁阴极铁阴极Age=Ag银阳极银阳极Age=AgAgNO3溶液溶液(2)红无红无(3)4480114变式训练变式训练1电解原理在化学工业中有广泛应电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液用。右图表示一个

16、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。是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：请回答以下问题：若若X、Y都是惰性电极，都是惰性电极，a是饱和是饱和NaCl溶液，溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中液，则电解池中X极上的电极反应式是极上的电极反应式是_，在在X极附近观察到的现象是极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式是电极上的电极反应式是_，检验该电极反应产物的方法是检验该电极反应产物的方法是_。解析：解析：本题是一道通过电解饱和本题是一道通过电解饱和NaCl溶液实溶液实验来考查电极反应式

17、的书写问题。由题意或验来考查电极反应式的书写问题。由题意或图形可知，此池为电解池，图形可知，此池为电解池，X极为阴极，极为阴极，Y极极为阳极。由于电极为惰性电极，饱和为阳极。由于电极为惰性电极，饱和NaCl溶溶液中存在液中存在Na、Cl、H、OH，由于在阴，由于在阴极上极上H放电能力强于放电能力强于Na，故阴极上发生的，故阴极上发生的电极反应式为：电极反应式为：2H2e=H2，因而导，因而导致致X极附近有气体放出，溶液呈碱性，溶液颜极附近有气体放出，溶液呈碱性，溶液颜色由无色变为红色；同理由于在阳极上色由无色变为红色；同理由于在阳极上Cl放放电能力强于电能力强于OH，故阳极上发生的电极反应，故

18、阳极上发生的电极反应式为：式为：2Cl2e=Cl2。答案：答案：2H2e=H2放出气体，溶放出气体，溶液变红液变红2Cl2e=Cl2把湿润的碘化钾淀粉把湿润的碘化钾淀粉试纸放在试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色电极附近，试纸变蓝色电化学计算的基本方法电化学计算的基本方法1根据电子守恒计算根据电子守恒计算用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产用于串联电路、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。上转移的电子数相等。2根据总反应式中的计量关系计算根据总反应式中的计量关系计算先写出电极反应式，再写出总反应式或直接先写出电极反

19、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运用总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。计算。3根据关系式计算根据关系式计算利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立所需关系式。之间的桥梁，建立所需关系式。如如4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH。特别提醒：特别提醒：(1)要注意电解的阶段性。如要注意电解的阶段性。如Cu2在阴极上被电解完后在阴极上被电解完后H又会放电等。又会放电等。(2)串联串联电解池中阴极、阳极交叉排列，相同时间内电解池中阴极、阳极交叉排列，相同时间内各电极转移电子数相等。各电极转移电子数相等。

20、(2011年北京东城区期末年北京东城区期末)按如图所示按如图所示的装置进行电解实验：的装置进行电解实验：A极为铜锌合金，极为铜锌合金，B为为纯铜，电解质中含有足量的铜离子，通电一纯铜，电解质中含有足量的铜离子，通电一段时间后，若段时间后，若A极恰好全部溶解，此时极恰好全部溶解，此时B极质极质量增加量增加7.68 g，溶液质量增加，溶液质量增加0.03 g，则，则A极合极合金中金中Cu、Zn原子个数比为原子个数比为()A41 B31C21 D任意比任意比【解析解析】电解的第一阶段：电解的第一阶段：阳极：阳极：Zn2e=Zn2阴极：阴极：Cu22e=Cu电极总反应式为：电极总反应式为：ZnCu2=

21、Zn2Cu1 mol Zn电解时生成电解时生成1 mol Cu，溶液质量增加溶液质量增加65 g64 g1 g。现溶液的质量增加现溶液的质量增加0.03 g，故合金中，故合金中Zn的物质的物质的量为的量为0.03 mol，生成铜的质量为：，生成铜的质量为：0.03 mol64 gmol11.92 g。第二阶段，实质上是电镀：第二阶段，实质上是电镀：因因B极质量增加极质量增加7.68 g，故，故A极上铜的质量为：极上铜的质量为：【答案】【答案】B变式训练变式训练2(2011年河北石家庄调研年河北石家庄调研)蓄电池蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄

22、电池在充电和放电时发生的反应是：蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO2Fe2H2O Fe(OH)2Ni(OH)2。(1)若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是还原反应的物质是_(填序号填序号)。ANiO2 BFeCFe(OH)2 DNi(OH)2(2)假如用此蓄电池分别电解以下两种溶液，假如用此蓄电池分别电解以下两种溶液，工作一段时间后都分别消耗工作一段时间后都分别消耗0.36 g水，且电解水，且电解池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。池的电极均为惰性电极，试回答下列问题。电解电解M(NO3)x溶液时某一极增加了溶液时某一极增加了a g

23、M，则 金 属则 金 属 M 的 相 对 原 子 质 量 的 计 算 式 为的 相 对 原 子 质 量 的 计 算 式 为_(用用a、x表示表示)。电解含有电解含有0.01 mol CuSO4和和0.01 mol NaCl的混合溶液的混合溶液100 mL，阳极产生标准状况气体，阳极产生标准状况气体_L；将电解后溶液加水稀释至；将电解后溶液加水稀释至1 L，此时溶液的此时溶液的pH_。然后是水电离产生的然后是水电离产生的OH放电：放电：4OH4e=2H2OO2，0.01 mol OH放电，消耗放电，消耗0.01 mol电子，生成电子，生成0.0025 mol O2，所以阳极，所以阳极一共生成一共

24、生成0.0075 mol气体，在标准状况下的体气体，在标准状况下的体积为积为0.168 L。0.01 mol Cu2在阴极放电：在阴极放电：Cu22e=Cu，正好消耗，正好消耗0.02 mol电子，电子，溶液中溶液中0.01 mol OH放电后，留下放电后，留下0.01 mol H，c(H)0.01 molL1，pH2。答案：答案：(1)A(2)50ax0.1682探究整合应用探究整合应用电解原理的综合应用电解原理的综合应用当不同的电解池串联时，必须搞清电源的正、当不同的电解池串联时，必须搞清电源的正、负极和电解池的阴、阳极，同时要分清惰性电负极和电解池的阴、阳极，同时要分清惰性电极作阳极和活

25、性电极作阳极时电极反应的区别。极作阳极和活性电极作阳极时电极反应的区别。 如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别依次盛放了分别依次盛放了100 g 5.00%的的NaOH溶液、溶液、足量的足量的CuSO4溶液和溶液和10.00%的的K2SO4溶液，溶液，电极均为石墨电极。电极均为石墨电极。(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为浓度为10.47%，乙中，乙中c电极质量增加。电极质量增加。据此回答问题：据此回答问题：电源的电源的N端为端为_极。极。电极电极b上发生的电极反应为：上发生的电极反应为：_。列式计算电极

26、列式计算电极b上生成的气体在标准状况下上生成的气体在标准状况下的体积：的体积：_。电极电极c的质量变化是的质量变化是_g。电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因。变化，简述其原因。甲溶液甲溶液_。乙溶液乙溶液_。丙溶液丙溶液_。(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？请简述其原因：否继续进行，为什么？请简述其原因：_。【解析解析】(1)依题意可知，乙装置装有硫依题意可知，乙装置装有硫酸铜溶液，其电极反应式为：阴极：酸铜溶液，其电极反应式为：阴极：2Cu24e=2Cu；阳极：；阳极：4OH

27、4e=2H2OO2。 c电极质量增加，说明该电极上析出电极质量增加，说明该电极上析出铜，为阴极，则铜，为阴极，则d极为阳极，依次类推：极为阳极，依次类推：e极极为阴极，为阴极，f极为阳极，极为阳极，N极为正极，极为正极，M极为负极为负极，极，a极为阴极，极为阴极，b极为阳极。极为阳极。碱性增强，因为电解后，水量减少，溶液碱性增强，因为电解后，水量减少，溶液中中NaOH浓度增大浓度增大酸性增强，因为在阳极上酸性增强，因为在阳极上OH放电生成放电生成O2，溶液中溶液中H浓度增大酸碱性大小没有变化，浓度增大酸碱性大小没有变化，因为因为K2SO4是强酸强碱盐，电解其溶液即电是强酸强碱盐，电解其溶液即电离解水，浓度增加不影响溶液的酸碱性离解水，浓度增加不影响溶液的酸碱性(2)能继续进行，因为能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应溶液，反应也就变为水的电解反应