高中化学第1章化学反应与能量转化1.2电能转化为化学能——电解（第1课时）电解原理的应用学案鲁科版选修4

1、电解原理的应用学习目标：1。熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式.2.掌握电解的有关计算。学习重难点：电解方程式的书写及电解的计算自主学习【知识回顾】1用惰性电极电解氯化钾溶液,阴极反应式是2h2e=h2，阳极反应式是2cl2e=cl2，电解的化学方程式是2kcl2h2o2kohh2cl2.电解后溶液的ph变化是增大；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是hcl气体。2在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解.（1)若两极均为pt电极，则阳极反应式是4oh4e=2h2oo2，阴极反应式是2cu24e=2cu，电解的化学方程式是2cuso42h2o2cuo2

2、2h2so4。（2）若两极均为铜片，则阳极反应式是cu2e=cu2，阴极反应式是cu22e=cu，电解过程中溶液的浓度变化是不变。（3）若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是zn2e=zn2，电解过程中两极的变化是阳极锌片不断溶解，阴极铜片质量不断增加.【自主探究】探究点一电解原理的应用1电解饱和食盐水（1)通电前,氯化钠溶液中含有的离子：na、cl、h、oh。通电时na、h移向阴极，h放电，cl、oh移向阳极，cl放电.电极反应式为阳极：2cl2e=cl2(氧化反应）阴极：2h2e=h2（还原反应)因h放电,导致水的电离平衡h2ohoh向右移动，致使生成naoh。(2）电解的总反应式化学方

3、程式：2nacl2h2oh2cl22naoh；离子方程式：2cl2h2oh2cl22oh；工业上习惯把电解饱和食盐水叫做氯碱工业。2电解精炼铜（1）粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼.其电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用cuso4溶液作电解质溶液。（2)电极反应式：阳极为cu2e=cu2、zn2e=zn2、fe2e=fe2等,阴极为cu22e=cu。（3）电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属zn、fe等失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，不比铜活泼的金属ag、au等以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。3电镀（1）根据图

4、，回答下列问题：电极反应式阳极:cu2e=cu2;阴极:cu22e=cu。可观察到的现象是铁件表面镀上一层红色的铜,铜片不断溶解.硫酸铜溶液浓度的变化是不变。(2)电镀电镀是应用电解原理，在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连,作阴极。归纳总结(1）氯碱工业:用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取naoh、cl2、h2，并以它们为原料生产一系列化工产品。（2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液ph等保持不变.(3）电解精炼

5、中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时cu也会沉积)。活学活用1关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、石墨作阳极)，下列叙述正确的是(）a若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色b若在阳极附近的溶液中滴入ki溶液，溶液呈棕黄色c电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠d电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【答案】b【解析】电解食盐水时发生的反应：阳极:2cl2e=cl2阴极:2h2e=h2总反应：2nacl2h2o2naohh2cl2对照分析选项，c错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的cl2，滴加ki溶液后发生反应:cl22

6、i=i22cl，溶液呈棕黄色，b正确；阴极附近产生大量的oh，滴加酚酞后附近溶液变红色，a错误；电解后生成naoh，溶液呈碱性，d错误.2在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，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铂作阴极，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【答案】a【解析】本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。探究点二电解的有关计算1将两支惰性电极插入cuso4溶液中,通电电解.（1）当有1.0103 mol的oh放电时,溶液显浅

7、蓝色，则在阴极上析出铜的质量是_。（2）若溶液的体积为1 l,忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5.6 ml o2时，溶液的ph是_。【答案】(1）0。032 g(2）3【解析】 （1）用惰性电极电解cuso4溶液时，电极反应为阴极:2cu24e=2cu，阳极：4oh4e=o22h2o。当有1.0103 mol的oh放电时，生成标准状况下的o2为5。6 ml，此时转移电子为1.0103 mol，则在阴极上析出cu：32103 g。(2）阳极：4oh4e=2h2oo24 mol 1 moln n1。0103 mol，消耗1.0103 mol oh，生成1.0103 mol h则h1.0103 m

8、oll1phlghlg（1.0103）3。2用惰性电极电解0。1 l m（no3）x的水溶液,当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b l（标准状况)o2，从而可知m的相对原子质量是_，溶液的ph是_（均用含有a、b、x的代数式表示)。【答案】 lg【解析】由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有x4，或由关系式xo24m得x4，均可解出m gmol1。又由o24h可知：h4 mol0。1 lb moll1,则phlg.归纳总结有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的ph及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：(1)得失电子

9、守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。（2)总反应式计算:先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。（3）关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式.活学活用3把两支惰性电极插入500 ml agno3溶液中,通电电解。当电解质溶液的ph从6。0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略），电极上应析出银的质量是（)a27 mg b54 mg c108 mg d216 mg【答案】b【解析】由电子得失守恒知，eohhag，所以n(ag）n（h

10、）。agno3溶液电解后产生酸，产生的h的物质的量可由ph差来计算:ph从6.0变为3.0，即h103 moll1，所以n(ag)n(h）103 moll10.5 l5104 mol，m（ag）n（ag）m5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。4在100 ml h2so4和cuso4的混合液中，用石墨作电极进行电解，两极上均收集到2.24 l气体（标准状况下),则原混合液中，cu2的物质的量浓度为(）a1 moll1 b2 moll1c3 moll1 d4 moll1【答案】a【解析】分析电解h2so4、cuso4的混合液时阴、阳两极的电极反应可知，两极产生的气体分别为h

11、2、o2各0.1 mol,o2是由oh失去0.4 mol电子而得到，h2是由h得到0。2 mol电子而生成。由电子得失守恒知，还有0。2 mol电子是cu2得到的，故cu2的物质的量是0.1 mol，则cu2的物质的量浓度为1 moll1。【学习小结】【自我检测】1下列描述中，不符合生产实际的是（)a电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极b电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极c电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极d在镀件上电镀锌，用锌作阳极【答案】a【解析】电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电解熔融的al2o3制al时,若用fe作阳极，会发生反应fe2e=fe2，fe2移动到阴极上发生反

12、应fe22e=fe，使得到的al不纯。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()aa为正极，b为负极；naclo和naclba为负极，b为正极；naclo和naclca为阳极,b为阴极；hclo和naclda为阴极，b为阳极;hclo和nacl【答案】b【解析】有关反应有2nacl2h2o2naohh2cl2，cl22naoh=naclnacloh2o，因阳极生成cl2，阴极生成naoh，为使二者充分作用，cl2应在下端产生，从而推知电

13、源b为正极,a为负极，消毒液的主要成分是nacl、naclo。3利用电解法可将含有fe、zn、ag、pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(）a电解时以精铜作阳极b电解时阳极发生还原反应c精铜连接电源负极，其电极反应式是cu2e=cu2d电解后，电解槽底部会形成含少量ag、pt等金属的阳极泥【答案】d【解析】电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，cu2得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极;在电解池中,阴极接电源的负极,发生还原反应，阳极接电源的正极，发生氧化反应,a、b、c错误;越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的fe、zn先失去电子，变成fe2、zn2进入溶液，然后是铜失

14、去电子，变成cu2进入溶液，因ag、pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥,d正确。4如图所示的a、b两个电解池中的电极均为铂,在a池中加入0。05 moll1的cucl2溶液，b池中加入0.1 moll1的agno3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是（）a2241 b1121c2111 d2121【答案】a【解析】由电解规律可知:a、c为阴极，b、d为阳极。a极上析出cu,b极上析出cl2，c极上析出ag,d 极上析出o2。由电子守恒可得出：2ecucl22ago2,所以a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比为1122241。5

15、右图是电解氯化钠溶液(含酚酞）的装置.有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极.(1)a电极的名称_。（2)电解过程中观察到的现象_。（3）确定n出口的气体最简单的方法是_。（4）电解总反应的离子方程式为_。（5)若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中u形管底部出现的现象_。【答案】（1)阴极(2）两极均有气泡产生;a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色(3)用湿润的淀粉。ki试纸检验，试纸变蓝的就是cl2（4）2cl2h2ocl2h22oh（5)底部有白色沉淀产生,很快变为灰绿色，最终变为红褐色【解析】根据电子的流向，可以判断a极的名称,a极连接的是

16、直流电源电子流出的一极,为负极，因此,a极是电解池的阴极；那么b极为阳极,产物为cl2，检验cl2的方法是用湿润的淀粉。ki试纸；当将b极改为铁电极时，铁失去电子变成阳离子进入溶液，与阴极放出h2后剩余的oh结合,首先生成fe(oh)2沉淀，然后沉淀转化为fe(oh)3。尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文稿在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。this article is collected and compiled by my colleagues and i in our busy schedule. we proofread the content carefully before the release of this article, but it is inevitable that there will be