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第2课时电解原理的应用学习目标1.了解电解反应的一般规律。2.了解氯碱工业、电镀、电冶金、电解精炼铜的原理。复习回顾1.电解池的构成条件?2.水溶液中离子的放电顺序?3.分析书写电解池电极反应的一般思路?课堂探究【交流研讨】以石墨为电极电解下列溶液,请写出电极反应式及总反应的化学方程式。(1)CuCl2溶液:。(2)NaCl溶液:。(3)CuSO4溶液:。(4)Na2SO4溶液:。思考:通过对以上电解过程的分析,你发现了什么规律?电解质溶液电解反应总方程式规律CuCl2溶液CuCl2Cu+Cl2NaCl溶液2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOHCuSO4溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4Na2SO4溶液2H2O2H2+O2一、电解规律试完成下表:类型电极反应特点实例(溶质)电解对象电解质浓度电解质溶液复原需加入物质电解电解质型放H2生碱型放O2生酸型电解水型二、电解原理的应用1.氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业叫做氯碱工业。(1)在NaCl溶液中,NaCl电离出,H2O电离出。通电后,在电场的作用下,向阴极移动,向阳极移动。在阳极,由于容易失去电子,被氧化生成。阳极反应:。在阴极,由于容易得到电子被还原生成,使H2O电离平衡向右移动,因此阴极浓度增大,pH。阴极反应:。 由此,你能得出什么结论?(2)电解前向溶液中滴加酚酞,通电后现象是什么?(3)两极极板上都有气体产生,如何检验两种气体?(4)在氯碱工业中需要注意哪些问题?怎么解决?2.铜的电解精炼已知粗铜中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质,试讨论如何通过电解的方法将粗铜提纯。阴、阳极上分别发生什么反应?3.电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。(1)试讨论如何通过电解的方法在金属铁上镀铜,阴、阳极上分别发生什么反应。(2)试分析在粗铜精炼和在金属铁上镀铜的过程中,电解液的成分变化是否相同。4.电冶金电解饱和NaCl溶液能否得到金属钠?如何能通过电解的方法得到金属钠?你能得出什么结论?随堂检测1.在冶金工业中,常用电解法得到钠、镁、铝等金属,其原因是()A.都是轻金属B.都是活泼金属C.成本低廉D.这些金属的化合物熔点较低2.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时()A.粗铜接电源负极B.纯铜作阳极C.杂质都将以单质形式沉积到池底D.纯铜片增重2.56g,电路中通过电子为0.08mol3.欲在金属表面镀银,应把镀件作为电镀池的阴极。下列各组中,选用的阳极金属和电镀液均正确的是()A.Ag和AgCl溶液B.Ag和AgNO3溶液C.Pt和Ag2CO3溶液D.Pt和Ag2SO4溶液4.某溶液中含有溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为31。用石墨作电极电解溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是()A.阴极只析出H2B.阳极先析出Cl2,后析出O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大,最后为75.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是()A.装置在工业上可用于生产金属钠,电解过程中石墨电极有金属析出,此法也可用于生产活泼金属镁、铝等B.装置中随着电解的进行左边电极会产生红色的铜,并且电流表示数不断变小C.装置中的离子交换膜只允许阳离子、阴离子和小分子水通过D.装置的待镀铁制品应与电源正极相连6.用惰性电极电解饱和食盐水,当电源提供0.2mol电子时停止通电。若此溶液体积为2L,则所得电解液的pH是()A.1B.8C.13D.147.以惰性电极电解CuSO4溶液,若阳极上产生气体的物质的量为0.01mol,则阴极上析出Cu的质量为()A.0.64gB.1.28gC.2.56gD.5.12g8.在水中加入等物质的量的Ag+、Ba2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-形成溶液,将该溶液放在带有惰性电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物的质量比为()A.35.5108B.16207C.81D.10835.59.常温下用石墨作电极,电解100mL浓度均为0.1molL-1的Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液,当某一电极上生成的气体在标准状况下体积为1.12L时,假设溶液体积不变,下列说法正确的是()A.阴极增重1.4gB.所得溶液pH1参考答案复习回顾1.直流电源;阴、阳电极;电解质溶液或熔融电解质;形成闭合回路。2.阴极:氧化性强的离子先得电子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸溶液)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水溶液)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极:阳极金属或还原性强的离子先失电子活性电极S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-F-3.课堂探究【交流研讨】(1)阳极反应:2Cl-2e-Cl2阴极反应:Cu2+2e-Cu总反应式:CuCl2Cu+Cl2(Cu2+2Cl-Cu+Cl2)(2)阳极反应:2Cl-2e-Cl2阴极反应:2H+2e-H2总反应式:2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH(2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH-)(3)阳极反应:4OH-4e-2H2O+O2阴极反应:2Cu2+4e-2Cu总反应式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4(2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+)(4)阳极反应:4OH-4e-2H2O+O2阴极反应:4H+4e-2H2总反应式:2H2O2H2+O2电解电解质放H2生碱放O2生酸电解水一、类型电极反应特点实例(溶质)电解对象电解质浓度电解质溶液复原需加入的物质电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电CuCl2HCl电解质减小CuCl2HCl适用于电解无氧酸(氢氟酸除外)溶液、不活泼金属的无氧酸盐溶液放H2生碱型阴极:2H+2e-H2阳极:电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质HCl适用于电解活泼金属的无氧酸盐溶液放O2生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:4OH-4e-2H2O+O2CuSO4电解质和水生成新电解质CuO适用于电解不活泼金属的含氧酸盐溶液电解水型阴极:4H+4e-2H2阳极:4OH-4e-2H2O+O2NaOHH2SO4Na2SO4水增大H2O适用于电解含氧酸溶液、可溶性强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液二、1.(1)Na+、Cl-H+、OH-Na+、H+Cl-、OH-Cl-Cl22Cl-2e-Cl2H+H2OH-增大2H+2e-H2结论:氯碱工业发生的电极反应及总反应方程式:阳极反应:2Cl-2e-Cl2阴极反应:2H+2e-H2总反应式:2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH2Cl-+2H2OH2+Cl2+2OH-(2)阴极附近的溶液由无色变为红色。(3)阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,产生气体可以使湿润碘化钾淀粉试纸变蓝色。阴极:收集纯净气体点燃,并在上方罩一个干冷烧杯,产生淡蓝色火焰,且烧杯内壁有水珠出现。(4)注意问题:避免Cl2与NaOH溶液接触发生反应,使产品不纯,反应方程式:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;避免生成物H2和Cl2混合,因为两者混合遇火或遇强光易发生爆炸。解决方法:使用离子交换膜。2.将粗铜为阳极,纯铜为阴极,CuSO4溶液为电解液进行电解。阳极反应:Zn-2e-Zn2+Fe-2e-Fe2+Ni-2e-Ni2+Cu-2e-Cu2+阴极反应:Cu2+2e-Cu3.(1)将铁作阴极,铜作阳极,CuSO4溶液作电解液进行电解,电极反应如下:阳极反应:Cu-2e-Cu2+阴极反应:Cu2+2e-Cu(2)在粗铜精炼过程中,电解液的浓度逐渐减小;在电镀的过程中,电解液的成分及酸碱性保持不变。4.不能,应用电冶金法(冶炼活泼金属钠、镁、铝等)得到金属钠。电解熔融状态的氯化钠:阳极反应:2Cl-2e-Cl2阴极反应:2Na+2e-2Na总反应式:2NaCl(熔融)2Na+Cl2结论:电解是最强有力的氧化还原手段,电解法是冶炼金属的一种重要方法。随堂检测1.B2.D3.B4.D5.B6.C7.B8.C9.B
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