2018-2019年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專(zhuān)題4.3.2 電解原理的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修4.doc

4-3-2 電解池（第二課時(shí)）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1熟知電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，會(huì)寫(xiě)其電極反應(yīng)式及化學(xué)方程式。2掌握電解的有關(guān)計(jì)算?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】學(xué)習(xí)重點(diǎn)：電解方程式的書(shū)寫(xiě)及電解的計(jì)算學(xué)習(xí)難點(diǎn)：電解方程式的書(shū)寫(xiě)及電解的計(jì)算【自主預(yù)習(xí)】1用惰性電極電解氯化鉀溶液，陰極反應(yīng)式是 ，陽(yáng)極反應(yīng)式是 ，電解的化學(xué)方程式是 。電解后溶液的pH變化是 ；欲使電解后的溶液復(fù)原，需加入的物質(zhì)是 。2在硫酸銅溶液中，插入兩個(gè)電極進(jìn)行電解。（1）若兩極均為Pt電極，則陽(yáng)極反應(yīng)式是 ，陰極反應(yīng)式是 ，電解的化學(xué)方程式是 。（2）若兩極均為銅片，則陽(yáng)極反應(yīng)式是 ，陰極反應(yīng)式是 ，電解過(guò)程中溶液的濃度變化是 。（3）若陽(yáng)極為鋅片，陰極為銅片，則陽(yáng)極反應(yīng)式是 ，電解過(guò)程中兩極的變化是 ?！绢A(yù)習(xí)檢測(cè)】1下列敘述中不正確的是（ ）A電解池的陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)B不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可通過(guò)電解的原理實(shí)現(xiàn)C電鍍時(shí)，電鍍池里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng)D電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極得到氫氧化鈉溶液和氫氣2、若某池（電解池或原電池）的總反應(yīng)離子反應(yīng)式是Cu2H+=Cu2+H2，關(guān)于此電池的有關(guān)說(shuō)法正確的是 （ ）A該池可能是原電池，也可能是電解池B該池只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸C該池只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽(yáng)極D該池只能是電解池，電解質(zhì)溶液只能是硝酸 合作探究探究活動(dòng)一：電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水（1）通電前，氯化鈉溶液中含有的離子： 。通電時(shí) 移向陰極， 放電， 移向陽(yáng)極， 放電。電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2( 反應(yīng))陰極：2H2e=H2( 反應(yīng))因 放電，導(dǎo)致水的電離平衡H2OHOH向右移動(dòng)，致使生成 。（2）電解的總反應(yīng)式化學(xué)方程式： ；離子方程式： ；工業(yè)上習(xí)慣把電解飽和食鹽水叫做 。2電解精煉銅（1）粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。其電解池的構(gòu)成是用 作陽(yáng)極，用 作陰極，用 作電解質(zhì)溶液。（2）電極反應(yīng)式：陽(yáng)極為Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等，陰極為Cu22e=Cu。（3）電解精煉銅的原理是 失去電子，產(chǎn)生的陽(yáng)離子殘留在溶液中， 以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解池的底部，形成陽(yáng)極泥，粗銅中的銅遷移到純銅上。3電鍍（1）根據(jù)圖，回答下列問(wèn)題：電極反應(yīng)式陽(yáng)極：Cu2e=Cu2；陰極：Cu22e=Cu?？捎^察到的現(xiàn)象是 。硫酸銅溶液濃度的變化是 。（2）電鍍電鍍是應(yīng)用 原理，在金屬表面鍍上一薄層其他 或 的方法。電鍍池的構(gòu)成：一般都是用 作電鍍液；把 浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽(yáng)極； 與直流電源的負(fù)極相連，作陰極。歸納總結(jié)（1）氯堿工業(yè)：用電解飽和氯化鈉溶液的方法來(lái)制取NaOH、Cl2、H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品。（2）電鍍特點(diǎn)是陽(yáng)極本身參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。（3）電解精煉中，比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)溶解，而不比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)會(huì)沉積(如精煉鎳時(shí)Cu也會(huì)沉積)?！緦W(xué)以致用】1某同學(xué)在做電解食鹽水的實(shí)驗(yàn)時(shí)，誤用銅棒做兩極材料，請(qǐng)判斷下列說(shuō)法正確的是( )A完全電解后，得到CuCl2溶液B電解完全并放置一段時(shí)間后，得到藍(lán)色沉淀和NaCl溶液C電解一段時(shí)間后，NaCl溶液濃度可能變小D電解后溶液中的NaCl質(zhì)量一定不變2Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意圖如下圖所示，電解總反應(yīng)為：2CuH2OCu2OH2。下列說(shuō)法正確的是 ( )A石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極 D當(dāng)有01 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有01 mol Cu2O生成探究活動(dòng)二：電解的有關(guān)計(jì)算1將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解。（1）當(dāng)有10103 mol的OH放電時(shí)，溶液顯淺藍(lán)色，則在陰極上析出銅的質(zhì)量是_。（2）若溶液的體積為1 L，忽略溶液體積變化，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出56 mL O2時(shí)，溶液的pH是_。2用惰性電極電解01 L M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重a g時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生b L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2，從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量是_，溶液的pH是_(均用含有a、b、x的代數(shù)式表示)。 歸納總結(jié)有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法：（1）得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、通過(guò)陰、陽(yáng)兩極的電量相同等類(lèi)型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。（2）總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。（3）關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式?！緦W(xué)以致用】4在水中加入等物質(zhì)的量的Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，該溶液放在用惰性材料做電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比為 ( )A355108 B16207C81 D1083555在25時(shí)，將兩個(gè)鉑電極插入一定量的硫酸鈉飽和溶液中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，在陽(yáng)極逸出a mol氣體，同時(shí)有W g Na2SO410H2O析出，若溫度不變，此時(shí)剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ( )A100% B100%C100% D100%【學(xué)習(xí)小結(jié)】【鞏固練習(xí)】1許多金屬都可以通過(guò)電解的方法達(dá)到精煉的目的。下列有關(guān)該方法的敘述中，正確的是 ( )A含雜質(zhì)的粗金屬做陽(yáng)極，與直流電源的正極相連B陰極只要是一種導(dǎo)體即可，與精煉過(guò)程無(wú)關(guān)C電解質(zhì)溶液中除了含有精煉的金屬的陽(yáng)離子之外，絕對(duì)不能含有其他金屬陽(yáng)離子D在精煉過(guò)程中，電解質(zhì)溶液的成分不發(fā)生任何變化2某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)， 為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對(duì)電源電極名稱(chēng)和消毒液的主要成分判斷正確的是( )Aa為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClBa為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClCa為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaClDa為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl3利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是( )A電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極B電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)C精銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)式是Cu2e=Cu2D電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥4如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，在A池中加入005 molL1的CuCl2溶液，B池中加入01 molL1的AgNO3溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是( )A2241 B1121C2111 D21215右圖是電解氯化鈉溶液(含酚酞)的裝置。有毒氣體收集的裝置省略沒(méi)有畫(huà)出，兩電極均是惰性電極。（1）a電極的名稱(chēng)_。（2）電解過(guò)程中觀察到的現(xiàn)象_。（3）確定N出口的氣體最簡(jiǎn)單的方法是_。（4）電解總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。（5）若將b電極換成鐵作電極，寫(xiě)出在電解過(guò)程中U形管底部出現(xiàn)的現(xiàn)象_?！究偨Y(jié)與反思】通過(guò)自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)相結(jié)合對(duì)本節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行反思感悟。 【參考答案】 【預(yù)習(xí)檢測(cè)】1 D 2 C【合作探究】探究活動(dòng)一：1（1） Na、Cl、H、OH，Na、H，H，Cl、OH，Cl，氧化，還原，H，NaOH；（2）2NaCl2H2OH2Cl22NaOH；2Cl2H2OH2Cl22OH；氯堿工業(yè)。2（1）粗銅，純銅， CuSO4溶液。 （3）粗銅中比銅活潑的金屬Zn、Fe等，不比銅活潑的金屬Ag、Au等3電鍍（1）鐵件表面鍍上一層紅色的銅，銅片不斷溶解。不變。（2） 電解，金屬，合金；含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液；鍍層金屬；待鍍金屬制品 【學(xué)以致用】1 B 2 A探究活動(dòng)二1（1）0032 g （2）3【解析】 （1）用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，電極反應(yīng)為陰極：2Cu24e=2Cu，陽(yáng)極：4OH4e=O22H2O。當(dāng)有10103 mol的OH放電時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2為56 mL，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子為10103 mol，則在陰極上析出Cu：32103 g。（2）陽(yáng)極：4OH4e=2H2OO24 mol 1 moln n10103 mol，消耗10103 mol OH，生成10103 mol H則H10103 molL1pHlgHlg(10103)3。2 lg【解析】由于陰、陽(yáng)兩極轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相同，則有x4，或由關(guān)系式xO24M得x4，均可解出M gmol1。又由O24H可知：H4 mol01 Lb molL1，則pHlg?！緦W(xué)以致用】3 C 4 D 【鞏固練習(xí)】1 A 2 B 3 D 4A5 （1）陰極 （2）兩極均有氣泡產(chǎn)生；a極區(qū)溶液變成紅色；b極液面上氣體變?yōu)辄S綠色；b極區(qū)溶液變?yōu)闇\黃綠色（3）用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)的就是Cl2（4）2Cl2H2OCl2H22OH（5）底部有白色沉淀產(chǎn)生，很快變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色