1、第2課時電解原理的應用學習目標通過氯堿工業、電解精煉和電鍍知識的學習,掌握電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。任務分項突破課堂小結提升學科素養測評任務分項突破學習任務電解原理的應用自主梳理1.電解食鹽水(1)電解食鹽水是氯堿工業的基礎。(2)電解飽和食鹽水:陽極反應為 ,陰極反應為 ,總反應為 。(3)電解飽和食鹽水的產物:陰極產物是 和 ,陽極產物是 。(4)電解飽和食鹽水陽離子交換膜的作用:一是隔離開Cl2 和OH-,防止兩者反應;二是隔離H2和Cl2,防止兩者混合見光爆炸。H2NaOHCl2微點撥:電解飽和食鹽水若無隔膜,電解會得到H2和NaClO。2.電解精煉金屬(以電解精煉銅為

2、例)(1)電極材料:陰極是 ,陽極是 。(2)電解質溶液: 溶液。(3)電極反應:陽極主要反應為 ,陰極反應為 。3.電鍍(1)電鍍概念:應用電解原理,在 表面鍍上一薄層 的方法。(2)電鍍電極材料:陽極材料為 ,陰極材料為 。(3)電鍍液:含有 的鹽溶液。精銅粗銅CuSO4金屬金屬或合金鍍層金屬鍍件鍍層金屬離子4.電冶金(1)K、Ca、Na、Mg、Al等非常活潑的金屬一般采用電解法冶煉。(2)活潑金屬陽離子氧化性很弱,除了電解,一般沒有合適的還原劑把金屬陽離子還原為金屬單質。微點撥:電冶金一般采取電解熔融氯化物的方法,因為氯化物熔點較低,耗能低。但是電解法制取Al采取電解Al2O3法,因為A

3、lCl3屬于共價化合物,熔融態不導電。互動探究探究1電解飽和食鹽水原理新冠肺炎疫情期間,學化學的小李在家隔離,由于家里缺少消毒液,他自己動手僅用半小時就自制出了84消毒液。制作過程如下:(1)取碳棒兩根;(2)如圖在礦泉水瓶一上一下鉆兩個與碳棒粗細相同的圓孔;(3)把兩根碳棒插入圓孔,并用萬能膠密封;(4)注入鹽水,碳棒連接直流電源兩個電極。問題1:小李同學如何判斷上、下兩個電極哪個是陽極?提示:產生黃綠色氣體的電極為陽極。問題2:若要制取84消毒液,應該讓上、下兩電極哪一個產生氯氣?提示:應該讓下面電極產生氯氣,上面電極作陰極產生NaOH,這樣氯氣上升,充分與NaOH接觸。問題3:小李同學的

4、實驗過程需要注意什么問題?提示:應該把礦泉水瓶敞口進行電解,并注意通風,防止強光照射瓶子。因為氯氣有毒,且未完全反應的氯氣與氫氣遇強光照射可能會造成危險。探究2電解精煉銅過程中雜質去除原理問題4:粗銅所含的雜質分為哪兩類?提示:一類是活潑性強于Cu的雜質,如Zn、Fe、Ni;一類是活潑性弱于Cu的雜質,如Ag、Pt、Au。問題5:兩類雜質最終去向是哪里?提示:活潑性強于Cu的雜質優先失電子變為離子進入并留在了溶液中;活潑性弱于Cu的雜質形成陽極泥墜落至陽極下方。問題6:電解過程中電解質溶液濃度是否改變?提示:改變。CuSO4濃度越來越小,而雜質ZnSO4、FeSO4、NiSO4濃度越來越大。探

5、究3電鍍用鍍層金屬作陽極(以電鍍銅為例)的原因問題7:電鍍銅過程若用惰性陽極材料,則電鍍液中CuSO4濃度會如何變化?提示:會逐漸降低。Cu2+濃度降低后會導致Cu析出變慢,這樣會導致后期電鍍的鍍層厚度變薄,質量下降。問題8:電鍍銅過程中電鍍液濃度是否變化?問題9:電鍍銅陽極能不能用粗銅?為什么?提示:不能。如果用粗銅,電鍍液中Cu2+濃度會逐漸減小,導致鍍層厚薄不均勻。歸納拓展電解精煉池與電鍍池的對比項目電解精煉池電鍍池定義利用電解原理提純金屬的裝置應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的裝置裝置舉例題組例練A題點一氯堿工業1.(2021上海期中)下列關于電解飽和食鹽水過程的說法正

6、確的是( )A.電解飽和食鹽水的工廠可以生產鹽酸B.與電源正極相連的電極區有NaOH生成C.與電源負極相連的電極上有氧氣生成D.電解飽和食鹽水的過程中Na+濃度不會變解析:電解飽和食鹽水得到氫氣與氯氣,電解飽和食鹽水的工廠可以生產鹽酸,故A正確;與電源負極相連的電極區有NaOH生成,與電源正極相連的電極是陽極,該電極上產生氯氣,故B錯誤;與電源負極相連的電極是陰極,該電極上有氫氣生成,故C錯誤;電解飽和食鹽水的過程中Na+不參與電極反應,物質的量不變,但是水被消耗,溶液體積變小,鈉離子濃度增大,故D錯誤。2.(2021河北石家莊月考)下列圖中能驗證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產物的裝置是( )D題

7、點二電解精煉與電鍍3.(2021福建福州期中)下列有關銅片鍍銀的說法不正確的是( )B解析:銅片是鍍件,應與電源負極相連,作陰極,故B錯誤。4.(2021安徽宿州期中)下列有關電解精煉銅與電鍍的說法正確的是( )A.電解精煉銅時,電路中每通過1 mol e-時,陽極就減輕32 gB.電解精煉銅時,電解質溶液中c(Cu2+)保持不變C.在火箭插銷上鍍金時,必須是火箭插銷作陰極,金作陽極D.在鐵上鍍銅時,可以用銅作陽極,鐵作陰極D解析:電解精煉銅時,陽極銅、鐵、鋅等金屬都能失電子,所以電路中每通過1 mol e-時,陽極減輕的質量不一定是32 g,故A錯誤;電解精煉銅時,陽極銅、鐵、鋅等金屬都能失

8、電子,陰極只有銅離子得電子,電解質溶液中c(Cu2+)減小,故B錯誤;在火箭插銷上鍍金時,火箭插銷作陰極,陽極可以是不溶性電極,故C錯誤;在鐵上鍍銅時,可以用銅作陽極,鐵作陰極,硫酸銅溶液為電解質溶液,故D正確。題后悟道電解問題解題基本思路:先看電極,若為惰性電極,電極本身一般不會參與反應,若陽極為活潑電極,則陽極自身發生氧化反應;再看電解對象即電解質,電解對象有哪些陰、陽離子,若題目有信息,根據信息判斷放電順序,若無信息,則根據常見離子放電順序判斷;寫出陰、陽極電極反應;根據電極反應做相應分析。課堂小結提升【知識整合】【易錯提醒】1.誤認為陰極不參與反應。其實不然,確實很多電解裝置陰極僅起導

9、電作用,一般不參與電極反應,通常是溶液中陽離子在陰極放電。但有些特殊情況下,某些陰極表面涂覆一層氧化劑時,氧化劑會得電子發生電極反應,而不是溶液中的陽離子放電。2.誤認為電解精煉過程陰、陽極增減質量相等。其實不然,電解精煉中陽極除了主要金屬失電子發生電極反應外,還有活潑雜質失電子及不活潑雜質形成陽極泥,陰極只有被精煉金屬離子得電子過程,所以兩極質量增減一般不同。3.誤認為陰極永遠是陽離子放電,陽極永遠是陰離子放電。其實不然,這種想法應該是受陽離子移向陰極,陰離子移向陽極導致的一種錯誤認識。實際上溶液中離子移動在電場作用下是“正陰負陽”,但離子移動還受濃度(高濃度向低濃度擴散)及液體對流強制運動

10、因素影響。學科素養測評電化學更加符合綠色化學,污染少、效率高、原料利用率高,電化學相比傳統化學,有很多優點。如圖1表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導線與直流電源相連。請完成以下問題。(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實驗開始時,同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液:在X極附近觀察到的現象是 。答案:(1)放出氣體,溶液變紅電化學更加符合綠色化學,污染少、效率高、原料利用率高,電化學相比傳統化學,有很多優點。如圖1表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導線與直流電源相連。請完成以下問題。(1)若X、Y都是惰性電極,a是飽和NaCl溶液,實驗開始時,同

11、時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液:電解一段時間后,總反應的離子方程式為。電化學更加符合綠色化學,污染少、效率高、原料利用率高,電化學相比傳統化學,有很多優點。如圖1表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導線與直流電源相連。請完成以下問題。(2)若用該裝置電解精煉銅,a選用CuSO4溶液,則X電極材料是,電解一段時間后,CuSO4溶液濃度 (填“增大”“減小”或“不變”)。答案:(2)純銅減小電化學更加符合綠色化學,污染少、效率高、原料利用率高,電化學相比傳統化學,有很多優點。如圖1表示一個電解池,裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板,通過導線與直流電源相連。請完成以下問題。(3)若X、Y

12、都是惰性電極,a是溶質為Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均為0.1 mol的混合溶液,通電一段時間后,陰極析出固體質量m(g)與通過電子的物質的量n(mol)關系如圖2所示,則Cu2+、X3+、H+的氧化能力由大到小的順序是 。解析:(3)X、Y都是惰性電極,a是溶質為Cu(NO3)2和X(NO3)3,且均為0.1 mol的混合溶液,通電一段時間后,由圖2可知,通電后就有固體生成,當通過電子為0.2 mol時,析出固體的質量達最大,證明此時析出的固體是銅,如果析出的固體是X,通過的電子應該是0.3 mol,則氧化能力為Cu2+X3+,當通過的電子超過0.2 mol時,固體質量沒變,說明這時陰極H+放電,陽極仍然是OH-放電,即電解水,說明氧