鲁科版高中化学选择性必修第一册第1章第3节第2课时电解原理的应用基础课课件

第2课时电解原理的应用(基础课)第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能——电解1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。2．认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3．能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式，并能利用守恒法进行计算。学习任务

旧知回顾一、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气必备知识自主预习2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑

H2↑＋Cl2↑＋2NaOH

H2↑＋Cl2↑＋2OH－判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)向电解NaCl溶液的电解池中加入酚酞，阳极区变红。 (

)(2)氯碱工业可以得到金属钠、Cl2和H2。 (

)(3)电解饱和食盐水阴极产生的气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。 (

)×××二、铜的电解精炼1．装置

2．粗铜成分(1)主要成分：_____。(2)杂质金属：比铜活泼的有________________等，比铜不活泼的有_______________等。CuZn、Fe、NiAg、Pt、Au3．电极反应

Cu(粗铜)－2e－===Cu2+Ag、Pt、AuCu2+＋2e－===Cu(精铜)判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)粗金属精炼时，粗金属作阳极，阳极泥是比被精炼金属不活泼的金属。 (

)(2)精炼铜后，电解质溶液中含Zn2+、Cu2+、Ag＋、Fe2+等阳离子。 (

)(3)精炼铜装置中，阴极得到32g铜，阳极电子转移1mol。 (

)√×√三、电镀钒液流电池1．电镀(1)定义：应用______原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。(2)目的：提高金属的________能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。电解抗腐蚀(3)根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案

电镀原理阳极：Cu－2e－===Cu2+阴极：_________________电镀方案

电极材料阳极：______阴极：______电镀液________溶液镀件铁钉Cu2+＋2e－===Cu铜片铁钉CuSO42．钒液流电池

VO2+

V2+可再生能源想一想白铁，我们日常生活中常用的一种金属材料，是一种镀锌铁。在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，应怎样设计电镀池？

提示：根据电镀的要求，应将锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子。模拟电解原理应用的实验装置如图所示：关键能力情境探究应用电解原理解决实际问题1．若用如图所示装置，模拟氯碱工业，则电解质溶液c、电极a的电极材料、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式和总反应式分别是什么？用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？

2．若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电解质溶液c、电极a的电极材料、电极b的电极材料分别是什么？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？

提示：若用题图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电极a是Cu，电极b是铁制品，电解质溶液c是CuSO4溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。3．若用如图所示装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c、电极a的电极材料、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式分别是什么？电镀过程中电解质溶液中Cu2+的浓度如何变化？提示：若用题图所示装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c为CuSO4溶液、电极a为粗铜、电极b为纯铜。电解精炼过程中，阳极上发生的反应依次为Zn－2e－===Zn2+、Fe－2e－===Fe2+、Cu－2e－===Cu2+，阴极上发生的反应为Cu2+＋2e－===Cu，电镀过程中电解质溶液中Cu2+的浓度先减小后保持不变。1．工业电解食盐水制备烧碱工业电解食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使氢氧化钠在阴极富集，常用阳离子交换膜将两极溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。2．铜的电解精炼与电镀铜对比

电解精炼铜电镀铜电极材料阴极精铜镀件阳极粗铜纯铜电极反应阳极Cu(粗铜)－2e－===Cu2+等Cu－2e－===Cu2+阴极Cu2+＋2e－===Cu(精铜)Cu2+＋2e－===Cu电解质溶液浓度的变化c(Cu2+)减小，比铜活泼的金属阳离子进入溶液电解质溶液成分及浓度均不变3．常见活泼金属的电冶法

金属电极反应总反应钠阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2Na＋＋2e－===2Na铝阳极：6O2-－12e－===3O2↑阴极：4Al3+＋12e－===4Al镁阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Mg2+＋2e－===Mg1．如图是离子交换膜电解槽，电解饱和食盐水时，离子交换膜只允许阳离子通过，下列说法错误的是(

)A．a是电源的正极B．X处产生的是氯气C．可用铁作电极A的材料D．Z处流出溶液是较浓的NaOH溶液√2．(双选)中学阶级介绍的电解原理的应用主要有三种：一是氯碱工业、二是电解精炼铜、三是电解冶金。下列关于这三个工业生产的描述中不正确的是(

)A．电解精炼铜时，负极反应：Cu2+＋2e－===CuB．氯碱工业和电解精炼铜中，阳极都是氯离子放电放出氯气C．在氯碱工业中，电解池中的阴极产生的是H2和NaOHD．电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐作电解质溶液√√AB

[电解精炼铜时，阴极电极反应为Cu2+＋2e－===Cu，A项错误；在氯碱工业，阳极是Cl－放电生成氯气，电解精炼铜时，阳极是粗铜失电子，生成Cu2+和少量其他金属离子，B项错误；水中存在H2O⥫⥬H＋＋OH－，在氯碱工业中，电解池的阴极上氢离子放电生成氢气，并得到NaOH，C项正确；电解精炼铜时，应用粗铜作阳极、精铜作阴极，可溶性铜盐作电解质溶液，D项正确。]

负

H2

1．将两个分别装有Na2SO4、CuCl2溶液的电解池串联在一起，均用惰性电极进行电解，电解一段时间后，试分析电极产物H2、O2、Cl2、Cu之间物质的量的关系。有关电解计算的方法提示：根据得失电子守恒及元素的化合价可得出，电极产物物质的量的关系式：2H2～O2～2Cl2～2Cu～4e－，即H2、O2、Cl2、Cu的物质的量之比为2∶1∶2∶2。2．已知一个电子的电量是1.602×10-19C，用该电池电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105C的电量时，生成NaOH的质量是多少？

1．电解计算的依据(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2．电解计算的方法(1)根据得失电子守恒法计算：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，其依据是电路上转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算：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)根据关系式计算：根据得失电子守恒的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。电解计算时常用的定量关系为4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。

√

[母题发散](1)上题电解后溶液中的溶质为________。(2)若为上述过程提供电能的是氢氧燃料电池，则消耗标准状况下的氢气的体积为________。

提示：(1)HNO3、NaNO3

(2)2.24L易错提醒(1)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。(2)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们均处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。

1．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入足量0.05mol·L-1的氯化铜溶液，B池中加入足量0.1mol·L-1的硝酸银溶液，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(

)A．2∶2∶4∶1

B．1∶1∶2∶1C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1√

2．用含有少量银和锌的粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解液，通电一段时间后，阳极的质量减轻了6.4g，下列说法正确的是(

)A．电解质溶液的质量增加了6.4gB．阴极的质量增加了6.4gC．阴极增加的质量小于6.4gD．溶液中Cu2+浓度完全保持不变√C

[在阳极上有锌与铜两种单质放电，而在阴极上只有Cu2+放电且锌的摩尔质量大于铜的摩尔质量，当阳极的质量减轻6.4g时，转移的电子少于0.2mol，故在阴极上析出的铜少于0.1mol，增加的质量小于6.4g；由于相同时间内两极上转移的电子数目相等，阴极上析出的铜比阳极上溶解的铜多，故溶液中Cu2+浓度减小，C项符合题意。]

知识必备1．下列图示中关于铜电极的连接，错误的是(

)5学习效果随堂评估√243题号1A．铜锌原电池B．电解精炼铜C．镀件上镀铜D．电解氯化铜溶液C

[A.原电池中易失电子的金属作负极，Cu、Zn、稀硫酸原电池中，锌易失电子作负极、Cu作正极，A正确；B.电解精炼铜时，粗铜作阳极、精铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，其连接正确，B正确；C.电镀时，镀层作阳极、镀件作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液，其连接错误，C错误；D.电解氯化铜溶液时，可以用石墨作阳极、铜作阴极，石墨连接电池正极、铜连接电池负极，D正确。]5243题号12．如图所示，某同学设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合溶液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是(

)A．铅笔端作为阳极，发生还原反应B．铂片端作为阴极，发生氧化反应C．铅笔端有少量的氯气产生D．a极是直流电源负极，b极是直流电源正极523题号14√D

[电极反应为阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。若要能够出现“黑笔写红字”的现象，必须是铅笔作为阴极，这样铅笔附近产生的OH－会使酚酞溶液变红，因此与铅笔相连的a极是直流电源的负极。]523题号143．用石墨电极电解100mLH2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况)，原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为(

)A．1mol·L-1

B．2mol·L-1

C．3mol·L-1

D．4mol·L-1523题号41√

523题号41

5243题号1√√

5243题号15．如图为相互串联的甲、乙两个电解池，试回答下列问题。243题号15(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是电解池的______，材料是______，电极反应为__________________；B极是电解池的_________，材料是_________，主要电极反应为__________________。(2)乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后，Fe极附近呈____色。(3)若甲池阴极增重12.8g，则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为________(不考虑气体溶解情况)。243题号15阴极纯铜Cu2+＋2e－===Cu阳极粗铜Cu－2e－===Cu2+红4.48L

243题号15(选择题只有一个选项符合题目要求)1．下列有关电化学的示意图中正确的是(

)课时分层作业(八)电解原理的应用题号135246879√ABC

D√D

[A项，Zn应作负极，错误；B项，Zn应放在ZnSO4溶液中，Cu应放在CuSO4溶液中，图示装置不会构成原电池，而是在左烧杯中直接发生化学反应，错误；C项，电解精炼铜，应将粗铜与电源正极相连，错误；D项，电解饱和食盐水，在阴极产生H2，阳极产生Cl2，正确。]题号1352468792．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是(

)A．通电后，Ag＋向阳极移动B．银片与电源负极相连C．该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===AgD．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初题号135246879√C

[铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。]3．沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率，为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是(

)A．阳极发生将海水中的Cl－氧化生成Cl2的反应B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气D．阳极表面形成的Mg(OH)2等积垢需要定期清理题号135246879√

题号135246879√C

[A项，每生成1molNCl3，转移6mole－，理论上有6molH＋经质子交换膜从右侧向左侧迁移，A错误；B项，M为H2，不能用湿润的淀粉-KI试纸检验，B错误；D项，右侧pH会增大，D错误。]题号1352468795．如图在A、B、C三只烧杯中各盛放稀硫酸、氯化钠溶液和硝酸银溶液。题号135246879(1)图中A池是________(填“原电池”

“电解池”或“电镀池”)。(2)石墨1电极的名称是________，检验该电极反应产物的方法是_________________________________________________________。(3)写出以下电极的电极反应。B池：石墨1电极_________________________________________。石墨2电极_______________________________________________。C池：Ag电极____________________________________________。Cu电极__________________________________________________。题号135246879原电池阳极将湿润的淀粉碘化钾试纸放在电极上方，试纸变蓝2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)Ag－e－===Ag＋Ag＋

＋e－===Ag[解析]根据图中装置连接及电化学原理可判断出，图中A池为原电池，Zn作负极，发生失电子的氧化反应，Cu作正极，氢离子发生得电子的还原反应；则B池与C池均为电解池，B池石墨1连接原电池的正极，作电解池的阳极，氯离子发生失电子的氧化反应生成氯气，石墨2作电解池的阴极，水中氢离子发生得电子的还原反应生成氢气；C池Cu电极连接负极，作电解池的阴极，Ag＋发生得电子的还原反应生成Ag，Ag电极作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应生成Ag＋。(1)图中A池是原电池。(2)B池为电解池，石墨1电题号135246879极的名称是阳极；发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，可用湿润的淀粉碘化钾试纸放在电极上方，若试纸变蓝，则产生的为氯气。(3)B池：石墨1连接原电池的正极，作电解池的阳极，氯离子发生失电子的氧化反应生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑；石墨2作电解池的阴极，水中氢离子发生得电子的还原反应生成氢气，2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；C池：Ag电极作电解池的阳极，发生失电子的氧化反应生成Ag＋，电极反应为Ag－e－===Ag＋；Cu电极连接负极，作电解池的阴极，Ag＋发生得电子的还原反应生成Ag，电极反应为Ag＋

＋e－===Ag。题号135246879

题号135246879√

题号1352468797．H2O2和O3都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和O3，产生H2O2和O3的物质的量之比为5∶1，下列说法正确的是(

)A．Y电极电势低于X电极B．膜为阴离子交换膜C．生成H2O2的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2D．X极处可能还存在其他副反应题号135246879√√CD

[Y电极O元素从－2价升至0价，是阳极，电极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，3H2O－6e－===O3↑＋6H＋，X电极是阴极，电极反应：O2＋2e－＋2H＋===H2O2；A项，Y电极是阳极，X电极是阴极，Y电极电势比X电极高，A错误；B项，H＋由Y电极向X电极移动，则膜为质子交换膜，B错误；C项，X电极是阴极，生成H2O2的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C正确；D项，X电极也可发生O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D正确。]题号1352468798．如图中的A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色。请填空：题号135246879(1)电源A中a为____