高中化学 专题1 化学反应与能量变化 第二单元 第4课时 电解原理的应用课件（选修4）-人教版高中选修4化学课件

1、专题1第二单元化学能与电能的转化第4课时 电解原理的应用核心素养发展目标HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO1.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。2.证据推理与模型认知：建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。新知导学 启迪思维 探究规律达标检测 检测评价 达标过关内容索引NEIRONGSUOYIN课时对点练 注重双基 强化落实01新知导学一、电解原理的应用1.氯碱工业(1)概念：用电解 的方法来制取 ，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。(2)原理：

2、通电前，氯化钠溶液中含有的离子是 。通电时，移向阳极的离子是 ，移向阴极的离子是 。阳极反应式为 ；阴极反应式为 ；因 放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显 性。饱和食盐水氢氧化钠、氢气和氯气Na、Cl、H、OHCl、OHNa、H2Cl2e=Cl22H2e=H2H碱电解的总反应式化学方程式为 ；离子方程式为 。(3)氯碱工业生产流程阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜的作用：只允许Na等阳离子通过，不允许Cl、OH等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠反应而影响氢氧化钠的产量和质量。(1)氯碱工业规律的记忆口诀：氢气烧碱出阴极，氯

3、气阳极相隔离。因为阳极产物Cl2和阴极产物H2会发生反应，Cl2和NaOH会发生反应，因此工业上常用特殊的电解槽电解饱和食盐水，一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反应。阳极区Cl放电生成Cl2，生成的Cl2少量溶于水会使阳极区呈酸性。相关链接相关链接(2)离子交换膜法制烧碱离子交换膜法电解饱和食盐水制烧碱的主要原理是使用的阳离子交换膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H、Na通过，而Cl、OH和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应

4、而影响烧碱纯度的作用，其装置如图所示。当接通电源后，在电场的作用下，带负电的Cl和OH移向阳极，带正电的Na和H移向阴极，在这种条件下，电极上发生的反应分别为阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2随着电解的不断进行，阴极区溶液的OH浓度越来越大，并生成NaOH，电解饱和食盐水的总反应为2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2。2.电镀(1)电镀的概念：应用 原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他 或 的过程。电镀可以使金属更加美观耐用，抗腐蚀性能增强。(2)某电镀银实验装置(电镀池)如图所示。请回答下列问题：银为 金属，与直流电源的 相连，作阳极；待镀金属与直流电源的 相连，作阴极

5、；含银离子溶液为 ，含有镀层金属离子。阳极反应式为 ；阴极反应式为 。电解金属合金镀层正极负极电镀液Age=AgAge=Ag可观察到的现象是待镀金属表面 ，银 。含银离子溶液浓度的变化是 。镀上一层光亮的银不断溶解不变(3)电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。(1)电镀规律记忆口诀：镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。我与电解共原理，浓度不变要记真。(2)电镀特点：“1多、1少、1不变”。“1多”是指阴极上有镀层金属沉积，“1少”是指阳极上有镀层金属溶解，“1不变”是指电解质溶液的浓度不变。相关链接相关链接3.电解精炼铜(1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多

6、种杂质，常用电解的方法进行精炼。电解池的构成是用_作阳极，用_作阴极，用_作电解质溶液。(2)阳极反应式为_等；阴极反应式为_。(3)电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属_等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属_等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。粗铜纯铜硫酸铜溶液锌、铁银、金Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2Cu22e =Cu4.电冶金(1)金属冶炼的本质：使矿石中的 获得电子，从它们的化合物中_出来。如Mnne=M。(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态

7、。如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式为 ；阴极反应式为 ；总反应方程式为2NaCl(熔融) 2NaCl2。金属离子还原2Cl2e=Cl22Na2e=2Na分析电解应用问题的思维模型(1)看电池(所给装置是电解池还是电镀池)，分电极(由电源的正极和负极确定)；(2)析溶液(电解质溶液中含有的离子)，判流向(电子的流向、离子移动方向)；(3)定微粒(确定两极上发生反应的微粒)，写反应(电极反应式、总反应方程式)。归纳总结例1化学实验小组在学习化学电源和氯碱工业相关知识后，在实验室进行实验验证。他们设计组装了如图所示装置，已知a为石墨电极，b为铁电极，c为铝电极(已除去表面氧化膜)，d为多

8、孔石墨电极，烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导线后，电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是A.b为负极，d为阳极B.一段时间后，a和d电极附近溶液变红C.b电极的电极反应式为2Cl2e=Cl2D.电解一段时间，当B中出现大量白色沉淀时， 停止实验，再将A中溶液倒入B中混合，充分 振荡，沉淀全部消失解析右侧装置为原电池，左侧装置为电解池。在右侧装置中，通入O2的电极为原电池的正极，其电极反应式为O24e2H2O=4OH，所以一段时间后d电极附近溶液变红，Al为原电池的负极，Al失去电子生成Al3，Al3与溶液中的OH反应生成白色Al(OH)3沉淀，电池总反应式为4Al3O26H2O=4

9、Al(OH)3，a与电池的正极相连，故a为电解池的阳极，b与电池的负极相连，故b为电解池的阴极，电解饱和NaCl溶液时，Cl在a极放电生成Cl2，H在b极放电生成H2，故一段时间后b电极附近溶液变红。根据得失电子守恒，A中产生的NaOH与B中Al3结合的OH物质的量相等，所以电解一段时间后，将A、B混合并充分振荡，Al(OH)3能被NaOH全部溶解。例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解析电镀原理是镀层金

10、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。例3金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，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Fe2Ni2FeCuAgPt，因此Ag、Pt不会放电，以单质形式在阳极附近沉积下来，故D正确。1512345678910111213144.在冶金工业中，钠、镁、铝等金属常用电解法得到，其原因是A.都属于轻金属B.都属于活泼金属C.成本低廉D.这些金属的化合物熔点较低15解析金属冶炼方法的选取主要依据是金属的活泼性强弱，不活泼的金属可以用热分解法制备，如加热氧化汞；比较活泼的金属用热还原法制备，如用焦炭炼铁；活泼的金属

11、离子很难被其他还原剂还原，只能用电解法制备。由于钠、镁、铝是活泼金属，所以只能用电解法。12345678910111213145.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NaCl151234567891011121314解析电解饱和氯化钠溶液时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程，阴

12、极是氢离子得电子生成氢气的过程，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，一定要让氯气在d电极产生，所以d电极是阳极，c电极是阴极，则a为负极，b为正极，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，故B正确。1512345678910111213146.中学阶段介绍的应用电解法制备物质主要有三种：一是铝的工业制备，二是氯碱工业，三是金属钠的制备。下列关于这三种工业生产的描述中正确的是A.电解法制金属钠时，阳极反应式：Nae=NaB.电解法生产铝时，需对铝土矿进行提纯，在提纯过程中应用了氧化铝或氢氧 化铝的两性C.在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2，NaOH在阳极附近产生D.氯碱工业和

13、金属钠的冶炼都用到了NaCl，在电解时它们的阴极都是Cl失电子151234567891011121314解析A项，阴极反应式为Nae=Na，错误；15B项，氧化铝和氢氧化铝具有两性，在分离提纯时可用NaOH溶液将其溶解，过滤除去难溶物，再将 转化成Al(OH)3，Al(OH)3热分解即得Al2O3，正确；C项，阴极产物为H2和NaOH，阳极产物为Cl2，错误；D项，阳极都是Cl失电子，错误。A.电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OHB.通入空气的电极为负极C.电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗0.5 mol O2D.a、b、c的大小关系为abc123456789101

14、11213147.氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的传输与转化关系如图所示(电极未标出)。下列说法正确的是151234567891011121314解析题给电解池的阴极反应式为2H2O2e=H22OH，阳极反应式为2Cl2e=Cl2，A项正确；题给燃料电池为氢氧燃料电池，通入空气的电极为正极，B项错误；由整个电路中得失电子守恒可知，电解池中产生2 mol Cl2，理论上转移4 mol e，则燃料电池中消耗1 mol O2，C项错误；题给燃料电池的负极反应式为2H24e4OH=4H2O，正极反应式为O24e2H2O=4OH，所以a、b、c的大小关系为cab，D项错误。

15、151234567891011121314题组二电解的有关计算8.在标准状况下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生12.8 g铜时，阳极放出的气体是A.1.12 L H2 B.1.12 L O2C.2.24 L H2 D.2.24 L O21512345678910111213141512345678910111213149.用含少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则A.电解液质量增加x gB.阴极质量增加x gC.阴极质量增加b g，bxD.阴极质量增加b g，bM(Cu)，且还有一部分Ag要落入阳极泥，所以阳极溶解的金属的质量

16、大于阴极析出铜的质量，即bx，所以B、C项错误，D项正确；若阴极析出铜的质量为b g，阳极落入阳极泥的Ag的质量为m g，则电解质溶液增加的质量为(xmb) g，A项错误。15123456789101112131410.用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为A.0.4 mol B.0.5 molC.0.6 mol D.0.8 mol15解析将Cu(OH)2改写为CuOH2O，根据CuOH2O知，阳极上OH放电生成O2，阴极上Cu2和H放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)n

17、Cu(OH)20.2 mol，则转移电子的物质的量为0.2 mol40.8 mol，故D正确。123456789101112131411.用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的pH为A.4 B.3 C.2 D.115解析阳极产生氧气0.005 mol，阴极产生氢气0.005 mol。由2H2O 2H2O2可知，阴极产生0.005 mol氢气时，阳极产生氧气0.002 5 mol；由2Cu22H2O 2Cu4HO2可知，产生n(H)(0.005 mol0.002

18、5 mol)40.01 mol，c(H)0.01 molL1，pH2。123456789101112131412.(2018福州八县期中)用惰性电极电解200 mL KCl和CuSO4的混合溶液，经过一段时间后两极分别得到11.2 L(标准状况下)气体。原混合溶液中KCl的物质的量浓度不可能为A.5 molL1 B.4 molL1C.2.5 molL1 D.1 molL115123456789101112131415123456789101112131413.工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

19、15综合强化ZONGHEQIANGHUAZONGHEQIANGHUA(1)该电解槽的阳极反应式是_。4OH4e=O22H2O解析阳极是左池，氢氧根放电。1234567891011121314(2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。15H2O电离出的H放电，同时生成OH，OH浓度增大解析H2O电离出的H放电，同时生成OH，OH浓度增大。1234567891011121314(3)除去杂质后得氢氧化钾溶液，液体从出口_(填写“A”或“B”)导出。15B解析K经阳离子交换膜进入右池，右池中H2O电离出的H放电，剩下OH；除去杂质后得氢氧化钾溶液从B口导出。14.蓄电池是一种可以反复充

20、电、放电的装置，有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是NiO2Fe2H2O Fe(OH)2Ni(OH)2，用该蓄电池电解(阴、阳极均为惰性电极)M(NO3)x溶液时，若此蓄电池工作一段时间后消耗0.36 g 水。(1)电解时，电解池的阳极应连接_(填字母)。A.NiO2 B.FeC.Fe(OH)2 D.Ni(OH)2123456789101112131415A解析电解池的阳极应连原电池的正极，故连NiO2。1234567891011121314(2)电解M(NO3)x溶液时某一极质量增加m g，金属M的相对原子质量的计算式为_(用m、x表示)。1550mx解析蓄电池工作时，消耗0.36 g水，通过0.02 mol电子，由得失电子守恒知， 0.02，得M50mx。1234567891011121314(3)此蓄电池电解含有0.01 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的混合溶液100 mL，转移相同量的电子时，阳极产生气体_L(标准状况)，电解后溶液加水稀释至1 L，溶液的pH为_。150.1682解析通过电子0.0