2019-2020学年高中化学第4章第3节第2课时电解原理的应用课件新人教版选修.ppt

第2课时电解原理的应用 新知预习 自主预测 一 电解饱和食盐水1 装置 新知预习 自主预测 二 电镀1 定义电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法 2 电镀原理 1 实例 往铁件上镀铜 阴极材料 Fe 电极反应式 Cu2 2e Cu 阳极材料 Cu 电极反应式 Cu 2e Cu2 电解质溶液 CuSO4溶液 合理即可 2 电镀的目的主要是增强金属的抗腐蚀能力 增强美观和表面硬度 新知预习 自主预测 三 电解精炼铜 新知预习 自主预测 四 电冶金 新知预习 自主预测 1 欲在金属表面镀银 应把镀件挂在电镀池的阴极 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 Fe和AgNO3溶液D Pt和Ag2SO4溶液答案B 新知预习 自主预测 2 下列关于铜电极的叙述中 正确的是 A 铜 锌及稀硫酸构成的原电池中铜是正极B 用电解法精炼铜时粗铜作阴极C 在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极D 电解稀硫酸制H2 O2时铜作阳极解析铜不如锌活泼 铜为正极 A正确 电解精炼铜时 粗铜为阳极 B错误 镀件上镀铜时铜作为阳极提供Cu2 C错误 电解稀硫酸时 如用铜作为阳极 则铜就会首先放电 阳极就不能产生氧气 D错误 答案A 探究一 探究二 电解原理的应用问题探究1 怎样判断一个装置是原电池还是电解池 答案有外加电源的一定为电解池 无外加电源的一般为原电池 多池组合时 一般含活泼金属的为原电池 其余都是原电池连接着的电解池 2 粗铜中含有少量Fe Zn Au Ag等杂质 通过粗铜精炼怎样除去这些杂质的呢 答案粗铜精炼是将粗铜作阳极 粗铜中的Fe Zn等比Cu活泼能失去电子生成Fe2 Zn2 进入溶液中 因Fe2 Zn2 的氧化性弱于Cu2 不能在阴极析出 留在溶液中 Au Ag等不如Cu活泼的金属 在阳极不能失去电子 从而以固体的形式沉到阳极底部 形成阳极泥 探究一 探究二 知识归纳电镀与电解精炼的比较 探究一 探究二 探究一 探究二 典例剖析 典例1 以KCl和ZnCl2的混合溶液为电镀液在铁制品上镀锌 下列说法正确的是 A 未通电前上述镀锌装置可构成原电池 电镀过程是该原电池的充电过程B 因部分电能转化为热能 电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C 电镀时保持电流恒定 升高温度不改变电解反应速率D 工业上电解饱和食盐水制取Na和Cl2解析未通电前上述装置不能构成原电池 A项错误 锌的析出量与通过的电量成正比 B项错误 电镀时电解反应速率只与电流大小有关 与温度无关 C项正确 工业上通过电解熔融NaCl制取Na和Cl2 D项错误 答案C 探究一 探究二 电镀时 镀层金属离子浓度远高于其他阳离子浓度 因此一定是电镀液中的镀层金属离子得到电子变为金属单质在阴极析出 而不是其他阳离子 例如在铁片上镀锌时 阴极反应式为Zn2 2e Zn 而不是2H 2e H2 探究一 探究二 变式训练1以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜 含Al Zn Ag Pt Au等杂质 的电解精炼 下列说法正确的是 A 溶液中Cu2 浓度保持不变B 粗铜接电源正极 发生还原反应C 溶液中Cu2 向阳极移动D 利用阳极泥可回收Ag Pt Au等金属解析电解精炼铜时利用了电解原理 电能转化为化学能 也有少量转化为热能 电解精炼时粗铜做阳极 发生氧化反应 精铜做阴极 发生还原反应 电解时 溶液中的阳离子向阴极移动 在阴极上得电子 粗铜中的不活泼金属不能失电子 以阳极泥的形式沉积在阳极附近 答案D 探究一 探究二 电解的有关计算问题探究将两个分别装有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 答案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 探究一 探究二 知识归纳电化学的有关计算 1 计算的原则 阳极还原剂失去的电子数 阴极氧化剂得到的电子数 串联电路中通过各电极的电子总数相等 电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等 2 计算的方法 探究一 探究二 3 注意几个等量关系式 当电流通过一个或多个串联的电解池时 它们皆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 常见电化学计算的对应关系 H2 Cl2 O2 Cu 2Ag 2H 2OH 如电解中析出气体时 在同温 同压下析出各气体物质的量之比为n H2 n Cl2 n O2 1 1 0 5 总之 电解混合溶液时要注意电解的阶段性 电极反应式和总电池反应式 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 探究一 探究二 典例剖析 典例2 如图所示 若电解5min时 测得铜电极的质量增加2 16g 试回答 1 电源中X极是 填 正 或 负 极 2 通电5min时 B中共收集到224mL 标准状况下 气体 溶液体积为200mL 电解前后溶液的体积变化忽略不计 则通电前c CuSO4 3 若A中KCl溶液的体积也是200mL 则电解后溶液的pH为 KW 1 0 10 14 探究一 探究二 答案 1 负 2 0 025mol L 1 3 13 探究一 探究二 解答与电解有关的计算题的基本步骤 1 正确书写电极反应式 要特别注意阳极材料 2 当溶液中有多种离子共存时 先要根据离子放电顺序确定离子放电的先后 3 根据得失电子守恒进行相关计算 探究一 探究二 变式训练2有一电解装置如图所示 图中B装置中盛有1L2mol L 1Na2SO4溶液 A装置中盛有1L2mol L 1AgNO3溶液 通电后 湿润的淀粉KI试纸的C端变蓝色 电解一段时间后 试完成下列问题 1 A中发生反应的化学方程式为 2 在B中观察到的现象是 3 室温下 从电解开始到时间为t时 A B装置中共收集到气体0 168L 标准状况下 若电解过程中无其他副反应发生 且溶液体积变化忽略不计 则在t时 A中溶液的pH为 探究一 探究二 2 石墨电极表面有气泡产生 铜电极周围溶液变成蓝色 一段时间后U形管下部有蓝色沉淀产生 3 2 1 2 3 4 5 1 关于电解NaCl水溶液 下列叙述正确的是 A 电解时在阳极得到氯气 在阴极得到金属钠B 若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液 溶液呈现紫色C 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液 溶液呈现无色D 电解一段时间后 将全部电解液转移到烧杯中 充分搅拌后溶液呈现中性解析电解NaCl溶液 阴极生成H2和NaOH 阳极生成Cl2 答案B 1 2 3 4 5 2 某同学欲在铜钥匙上镀锌 有关说法正确的是 A 用铜钥匙做阳极 碳棒做阴极 CuSO4溶液做电解质溶液B Zn与铜钥匙用导线相连插入ZnSO4溶液中C Zn做阳极 铜钥匙做阴极 ZnSO4溶液做电镀液电解D 在电镀过程中溶液中的Zn2 浓度减小 Cu2 浓度增大解析锌为镀层金属 需做阳极 铜为镀件 需做阴极 含有镀层金属离子的溶液做电解液 答案C 1 2 3 4 5 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 电解时阴极发生氧化反应C 粗铜连接电源负极 其电极反应是Cu 2e Cu2 D 电解后 电解槽底部会形成含少量Ag Pt等金属的阳极泥解析电解时粗铜作阳极 与电源正极相连 失电子发生氧化反应 精铜作阴极 与电源负极相连 得电子发生还原反应 A B C错误 因为在金属活动性顺序中 Ag Pt排在Cu的后面 所以电解时 Ag Pt不会失电子 D正确 答案D 1 2 3 4 5 4 如图所示 通电5min后 第 极增重2 16g 此时CuSO4恰好电解完 设A池中原混合溶液的体积为200mL 1 电源F为极 第 极为极 B池为池 2 A池中第 极上的电极反应式为 3 通电前A池中原混合溶液Cu2 的浓度为 1 2 3 4 5 解析 1 由第 极增重2 16g可知 是电解池的阴极 是电解池的阳极 E是电源的负极 F是电源的正极 又因为B池的阳极是银 电解质是硝酸银 故该池是电镀池 2 A池中 第 极发生反应4OH 4e 2H2O O2 3 因为第 极增重2 16g是银的质量 即转移电子是2 16g 108g mol 1 0 02mol 而第 极反应为Cu2 2e Cu 故原Cu2 物质的量为0 02mol 0 01mol 故Cu2 的物质的量浓度为0 05mol L 1 答案 1 正阳电镀 2 4OH 4e 2H2O O2 3 0 05mol L 1 1 2 3 4 5 5 下图为相互串联的甲 乙两个电解池 甲池利用电解原理在铁上镀银 试回答 1 A是 填电极材料和电极名称 电极反应式是 B是 填电极材料和电极名称 电极反应式是 应选用的电解质溶液是 2 乙池中若滴入少量酚酞溶液 开始电解一段时间 铁极附近呈色 C极附近呈色 1 2 3 4 5 3 若甲槽阴极增重43 2g 则乙槽中阳极上放出的气体在标准状况下的体积是mL 若乙槽中剩余溶液仍为400mL 则电解后所得NaOH溶液的物质的量浓度为 1 2 3 4 5 解析阴极增重43 2g 阴极 Ag e Ag1mol108g0 4mol43 2g阳极上放出的气体 阳极 2Cl 2e Cl2 0 4mol0 2mol2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 0 4mol0 2mol答案 1 铁阴极Ag e Ag银阳极Ag e Ag 硝酸银溶液 2 红无 3 44801mol L 1