高中化学 专题五 电化学问题研究 课题2 电解与电镀（第2课时）课件 苏教版选修6.ppt

课题2电解与电镀 学习目标1 通过电解饱和食盐水实验 加深对电解原理的理解 2 通过铁钉镀锌实验 加深对电镀原理的认识 3 学习设计简单的电解 电镀装置 体会观察和分析实验现象对于化学研究的重要性 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 探究整合应用 课题2 一 实验原理1 电解电流通过电解质溶液在阴 阳两极引起 反应的过程叫做电解 把 转变为 的装置叫做电解槽或电解池 与直流电源的负极相连的电极是电解池的 极 发生 反应 与直流电源的正极相连的电极是电解池的 极 发生 反应 通电时 电子从电源的负极流出 并沿导线流回电源的正极 可在两极分别得到不同的产物 氧化还原 电能 化学能 阴 还原 阳 氧化 在电解时 电解质必须先 成自由移动的离子 在通直流电后 阴 阳离子分别移向两极而放电 如果电解质溶液里含有不止一种阴离子或阳离子 则离子在电极上放电有一定的顺序 工业上用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠 氯气和氢气 该电解过程的电极反应为 阴极 阳极 总反应方程式 电离 2h 2e h2 2cl 2e cl2 2 电镀电镀是应用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 电镀时 待镀的金属制品作 极 镀层金属作 极 用含有 的溶液作电镀液 在直流电的作用下 阳极发生氧化反应 金属失去电子成为阳离子进入溶液 阴极发生还原反应 金属离子在阴极上获得电子 沉积在镀件表面形成一层均匀 光洁而致密的镀层 如在铁片上镀锌的电极反应为 阴极 还原反应 阳极 氧化反应 电解 阴 阳 镀层金属离子 zn2 2e zn zn 2e zn2 思考感悟1 若用铁棒作阳极 石墨作阴极电解氯化钠溶液 情况会怎样 写出此时电解的电极反应式 提示 若用铁棒作阳极 石墨作阴极电解氯化钠溶液 由于阳极铁棒参加电极反应 fe 2e fe2 而阴极反应不变 2h 2e h2 导致阴极区显碱性 阳极产生的fe2 遇阴极区产生的oh 产生白色氢氧化亚铁沉淀 二 实验步骤1 电解饱和食盐水取一具支u形管 向管内加入饱和食盐水 并滴入几滴酚酞溶液 分别在两端插入铁棒和碳棒 作为阴极和阳极 接上直流电源 6 9v 如图所示 观察到的实验现象 铁棒上产生 气体 铁棒附近的溶液变 色 碳棒上产生 色气体 该气体使碘化钾淀粉溶液变 色 无色无味 红 黄绿 蓝 2 铁钉镀锌 1 电镀液的配制 先向烧杯中加入50ml蒸馏水 再加入3 5gzncl2 12 5gkcl 1 5g硼酸 搅拌使之溶解 调节溶液的ph为5 6 2 镀件的处理 用细砂纸打磨铁钉 使铁钉粗糙的表面变得光滑 用水洗净 把铁钉放入80 2mol l 1 溶液中浸泡5min 除去油污 用水洗净 再将铁钉放入1 2的稀盐酸中浸泡5 10s 取出 洗净 3 电镀操作 用烧杯作电镀槽 加入电镀液 用 作阳极 作阴极 接通6v的直流电源 电镀2 5min 观察到 naoh 锌片 铁钉 思考感悟2 1 工业生产中为什么要对用于电解的饱和食盐水进行精制 以除去ca2 mg2 等杂质离子 2 电镀前对镀件预处理的目的是什么 提示 1 如果不除去ca2 mg2 等杂质离子 阴极产生的oh 与ca2 mg2 等离子结合成ca oh 2 mg oh 2沉淀而增加电耗 缩短电极的寿命 2 电镀前对镀件进行预处理 使镀件洁净和表面光滑 使镀层能更好的附着在镀件上 从而提高镀层质量 解析 选d 从离子放电顺序可知 电解氯化镁溶液时 在阴极只能是水电离出的h 得电子 得不到单质mg 制金属镁是电解熔融的氯化镁 解析 选a 当电解时 活泼金属作阳极 活泼金属先失电子被氧化 所以一般除电镀池外活泼金属不能作阳极 3 如图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置 通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液 下列实验现象正确的是 a 逸出气体的体积 a电极的小于b电极的b 一个电极逸出无味气体 另一电极逸出刺激性气味气体c a电极附近呈红色 b电极附近呈蓝色d a电极附近呈蓝色 b电极附近呈红色 1 电解在直流电的作用下 电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解 2 电解池阴 阳极判断电解池阴 阳极判断较为简单 根据外接电源的极性即可确定 连接电源正极的为阳极 连接电源负极的为阴极 如果没有说明外接电源的电极 则根据电极反应的现象确定 凡根据反应现象 一般是电极质量减小 在惰性电极上生成氧气或氯气 电极附近ph降低等 能判断出发生氧化反应 为阳极 根据反应现象 一般是电极质量增加 在惰性电极上生成氢气 电极附近ph增大等 能判断出发生还原反应 为阴极 某水溶液中含有等物质的量浓度的cu no3 2和mgcl2 对该溶液以惰性电极进行电解 分阶段写出电解反应的化学方程式 思路点拨 以惰性电极电解电解质水溶液 分析电解反应 第一阶段阳极 2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e cu第二阶段阳极 4oh 4e o2 2h2o阴极 4h 4e 2h2 将电极反应式合并得电解反应的化学方程式 变式训练1用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 a 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液ph不变b 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗oh 故溶液ph减小c 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2d 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 1 解析 选d a错 因为随着电解的进行 硫酸溶液的浓度逐渐增大 ph逐渐减小 b错 因电解稀氢氧化钠溶液 水逐渐减少 ph要逐渐增大 c错 因为电解硫酸钠溶液 在阴极和阳极上析出的产物分别是h2和o2 它们的物质的量之比为2 1 d对 因为电解氯化铜溶液 在阴极和阳极上析出的产物分别是cu和cl2 物质的量之比为1 1 下图能验证氯化钠溶液 含酚酞 电解产物的装置是 解析 电解nacl溶液时的产物是naoh h2 cl2 naoh生成后存在于氯化钠溶液中 可用酚酞检验 cl2在流出电子的阳极上生成并在阳极上逸出 可用淀粉碘化钾溶液检验 h2在电子流入的阴极上生成并在阴极上逸出 可用小试管收集后根据有无爆鸣声检验 答案 d 规律方法 与直流电源的正极相连接的为阳极 阳极上发生氧化反应 失去的电子回到正极 与直流电源负极相连接的为阴极 阴极上发生还原反应 接受负极流出的电子 变式训练2某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液 通电时 为使cl2被完全吸收 制得有较强杀菌能力的消毒液设计了如图的装置 则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 a a为正极 b为负极 naclo和naclb a为负极 b为正极 naclo和naclc a为阳极 b为阴极 hclo和nacld a为阴极 b为阳极 hclo和nacl 解析 选b 本题从电极名称和电解后溶液的主要成分两方面进行设问 首先 a b电极为电源上的电极 原电池的电极名称与电解池的电极名称不同 应为正极或负极 排除选项c和d 其次 如图所示的电解池中 要使cl2能被溶液 完全吸收 是让上边一个电极产生cl2 还是让下边一个电极产生cl2 让阳极产生的cl2通过阴极附近的碱溶液 cl2才能被完全吸收 第三 电解池中产生cl2的阳极对应的电源电极名称是正极 电镀液 含zn2 的盐溶液 如zncl2浓溶液 阳极 zn zn 2e zn2 阴极 铁件 zn2 2e zn电镀过程中电解质溶液浓度不发生变化 在铁制品上镀一定厚度的锌层 以下方案设计正确的是 a 锌作阳极 镀件作阴极 溶液中含有锌离子b 铁作阴极 镀件作阳极 溶液中含有锌离子c 铁作阳极 镀件作阴极 溶液中含有亚铁离子d 锌作阴极 镀件作阳极 溶液中含有亚铁离子 解析 根据电镀原理 应用镀层金属作阳极 镀件作阴极 含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液 因此选a 答案 a 变式训练3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 下列叙述正确的是 已知 氧化性fe2 ni2 cu2 a 阳极发生还原反应 其电极反应式为 ni2 2e nib 电解过程中 阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等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 解析 选d 依据电解反应规律 镍精炼时粗镍作阳极 发生氧化反应 ni 2e ni2 由于zn fe还原性大于ni 所以阳极同时发生反应 zn 2e zn2 fe 2e fe2 cu pt还原性小于ni 所以不反应 故a错误 d正确 纯镍作阴极 电解质溶液需含有ni2 由于ni2 氧化性大于zn2 fe2 所以阴极反应只有ni2 2e ni 故b c错误 探究整合应用 阿伏加德罗常数的测定在电解反应中 电极上析出物质的质量 m 与通过电极的电量 q 成正比 即与通过电解液的电流强度 i 和通电时间 t 的乘积成正比 测出通过电解液的电荷总量 可以算出参与反应的电子数和析出金属的原子数 结合测得的析出物质的质量 就可算出阿伏加德罗常数 na 如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图 其中a b是两块纯铜片 插在cuso4稀溶液中 铜片与引出导线相连 引出端分别为x y 1 当以i 0 21a的