1、知知 识识 点点 一一 知知 识识 点点 二二 学学 业业 分分 层层 测测 评评 第第 2 课时课时 电解原理的应用电解原理的应用 1掌握电解饱和食盐水的原理。(重点) 2了解电镀、金属精炼、电冶金等方面的应用。(重点) 3掌握电解的有关计算。(难点) 电电 解解 原原 理理 的的 应应 用用 基础 初探 教材整理 1 电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 1装置及现象 现象 电极反应式 阴极 2H 2e=H 2 阳极 2Cl 2e=Cl 2 2.电解总反应式 化学方程式： ， 离子方程式： 。 放出无色气体 放出黄绿色气体 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2 2Cl 2H 2O=
2、 电解 2OH H 2Cl2 1用惰性电极分别电解熔融 NaCl 和 NaCl 溶液，二者产物是否相同？请分 别写出电解方程式。 【提示】 不同。2NaCl= 电解 2NaCl2；2NaCl2H2O= 电解 2NaOH H2Cl2 教材整理 2 电镀 1定义：应用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或 的方法。 2电镀池的构成 电解 金属 合金 3实例(往铁件上镀铜) (1)阴极材料： ，电极反应式： ； (2)阳极材料： ，电极反应式： ； (3)电解质溶液： 溶液。 铁 铜 Cu2 2e=Cu Cu2e =Cu2 CuSO4 2电镀过程中，电解质溶液浓度是否发生变化？ 【提示】 不变化。
3、教材整理 3 电解精炼铜 1电解精炼铜的原理是粗铜中比铜活泼的金属 Zn、Fe 等失去电子，产生 的阳离子残留在溶液中， 不比铜活泼的金属 Ag、Au 等以金属单质的形式沉积在 电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜在 上析出。 阴极 2装置 3粗铜中含有锌、铁、镍、银、金等金属杂质，在精炼铜的过程中，杂质 金属为什么不在阴极析出？精炼铜的过程中溶液中 Cu2 的浓度是否有变化？ 【提示】 因氧化性 Cu2 大于 Fe2、Zn2、Ni2，故在阴极上 Cu2得到电 子析出单质铜，电解精炼铜时，溶液中 Cu2 的浓度减小。 教材整理 4 电冶金 1本质：使矿石中的 获得电子，从它们的化合物中 出来。
4、 如 Mn ne=M。 2电冶金：电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些活泼金属单质的 制取，如冶炼 等活泼金属。 金属离子 还原 Na、Ca、Mg、Al 3举例 4工业上用电解法制备金属镁用 MgCl2还是 MgO？能用电解 AlCl3的方法 制备金属铝吗？ 【提示】 用 MgCl2制金属 Mg，因为 MgO 熔点太高；不能用 AlCl3来制 备金属铝，因为 AlCl3为共价化合物，熔融时不能发生电离。 合作 探究 原电池和电解池复杂电路图分析 探究背景 模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如下图，装置闭 合电键 K 时，电流计 G 的指针将发生偏转。 探究问题 1哪个装置是原电池？哪
5、个装置是电解池？ 【提示】 甲、乙构成原电池，丙是电解池。 2a、b、c、d 电极名称分别是什么？ 【提示】 a 是负极，b 是正极，c 是阳极，d 是阴极。 3若模拟氯碱工业生产烧碱、氯气和氢气，如何选用电极材料和电解质溶 液？ 【提示】 c 电极用 Pt 或石墨，d 电极用铁丝(导体均可)，X 溶液为饱和食 盐水。 4若模拟电镀生产，在铁件上镀一层金属银，如何选用电极材料和电解质 溶液？电极反应式如何书写？ 【提示】 c 电极用 Ag，d 电极用 Fe，X 溶液为 AgNO3溶液；阳极：Ag e =Ag，阴极：Age=Ag。 5若模拟电解精炼铜，如何选用电极材料和电解质溶液？ 【提示】 c
6、 电极用粗铜，d 电极用纯铜，X 溶液为 CuSO4溶液。 核心 突破 1电解原理的应用 (1)氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取 NaOH、Cl2、H2，并以它们 为原料生产一系列化工产品。 (2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液 pH 等保持不变。 (3)电解精炼中，比所需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不如所需要精炼 的金属活泼的杂质会沉积(如电解精炼镍时 Cu 也会沉积)。 2多池串联装置中电池类型的判断 (1)直接判断 如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图：A 为原 电池，B 为电解池。 (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
7、 原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极；而电 解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材 料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能 和电解质溶液自发反应。如图：B 为原电池，A 为电解池。 (3)根据电极反应现象判断 若 C 极溶解，D 极上析出 Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体， 则可知乙是原电池，D 是正极，C 是负极；甲是电解池，A 是阳极，B 是阴极。 B、D 极发生还原反应，A、C 极发生氧化反应。 题组 冲关 题组 1 氯碱工业 1如图所示，能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
8、【解析】 电解 NaCl 溶液时，阳极反应为 2Cl 2e=Cl 2，阳极产物 为 Cl2； 阴极反应为 2H 2e=H 2， 阴极放出 H2； Cl2可用 KI 淀粉溶液检验。 因 H2密度小，在阴极生成，结合 e 转移方向知 D 正确。 【答案】 D 完成下列填空： (1)写出电解饱和食盐水的离子方程式 _。 (2)离子交换膜的作用为：_、_。 (3)精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中 _位置流出。(选填“a”、“b”、“c”或“d”) 【解析】 (1)电解饱和食盐水时，溶液中的阳离子 H 在阴极得到电子变为 H2逸出，使附近的水溶液显碱性，溶液中的阴离子 Cl 在阳极失去
9、电子，发生氧 化反应。产生 Cl2。反应的离子方程式是 2Cl 2H 2O= 通电 Cl2H2 2OH 。 (2)图中的离子交换膜只允许阳离子通过，不能使阴离子通过，这样就可以 阻止阴极溶液中的 OH 进入阳极室，与氯气发生反应，阻止 Cl进入阴极室，使 在阴极区产生的 NaOH 纯度更高。同时可以阻止阳极产生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸。 (3)随着电解的进行，溶质 NaCl 不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食 盐水从与阳极连接的图中 a 位置补充，由于阴极 H 不断放电，附近的溶液显碱 性，氢氧化钠溶液从图中 d 位置流出；水不断消耗，所以从 b 口不断加入蒸馏 水，从 c
10、 位置流出的是稀的 NaCl 溶液。 【答案】 (1)2Cl 2H 2O= 通电 Cl2H22OH (2)阻止 OH 进入阳极室， 与 Cl 2发生副反应： 2NaOHCl2=NaClNaClO H2O 阻止阳极产生的 Cl2和阴极产生的 H2混合发生爆炸 (3)a d 【解析】 本题考查的是电镀的原理。电镀原理是镀层金属作阳极、镀件 作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。 【答案】 A 4(2016 石家庄高二检测)下图为相互串联的甲、乙两电解池，试回答： 【导学号：29910057】 甲 乙 (1)若甲池利用电解原理在铁上镀银，则 A 是_(填电极材料)，电极反 应 式 是 _
11、； B 是 _( 填 电 极 材 料 ) ， 电 极 反 应 式 是 _， 应选用的电解质溶液是 _。 (2)乙池滴入少量酚酞试液，电解一段时间，_(填“C”或“Fe”)极附近 呈红色。 (3)若甲槽阴极增重 43.2 g，则乙槽中阳极上放出的气体在标况下的体积是 _L。 【解析】 (1)电镀池中，镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属阳离 子的盐溶液作电解质溶液。 (2)使酚酞呈红色说明显碱性，即 2H2O2e =2OHH 2，故阴极(Fe) 呈碱性。 (3)由电子守恒得： 2AgCl2， n(Ag) 43.2 g 108 g mol 10.4 mol， 则 n(Cl2)1 2n(Ag) 0
12、.2 mol，V(Cl2)n Vm4.48 L。 【答案】 (1)Fe Ag e=Ag Ag Age =Ag AgNO 3溶液 (2)Fe (3)4.48 电电 解解 的的 有有 关关 计计 算算 基础 初探 教材整理 1计算的原则 (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计算步骤 首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；其次注意溶液中有多 种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子 守恒进行相关计算。 3电解计算的常考题型 (1)电子守恒在电解计算中的应
13、用。 (2)计算电解后溶液中的离子浓度。 (3)计算电解质溶液的 pH。 (4)计算电解后析出的固体质量。 (5)串联电路中的物质关系。 核心 突破 电解池中有关量的计算或判断 1题型特点 主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质 量、产生气体的体积等)、溶液的 pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式 等。 2解题方法 题组 冲关 1在水中加入等物质的量的 Ag 、Na、Ba2、NO 3、Cl 、SO2 4 ，用惰性 电极进行电解，一段时间后，在两极上得到的氧化产物和还原产物的质量之比 为( ) A81 B227 C35.5108 D10835.5 【解析】 Ag
14、 与 Cl、Ba2与 SO2 4 均生成沉淀，相当于电解 NaNO3溶液， 实质是电解 H2O，两极得到的氧化产物和还原产物分别为 O2和 H2。 【答案】 A 2用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给 0.2 mol 电子时停止通电。 若此溶液体积为 2 L，则所得电解液的 pH 是( ) A1 B8 C13 D14 【解析】 电解饱和食盐水时供给 0.2 mol 电子，则消耗的 H 为 0.2 mol， 同时产生 OH 为 0.2 mol，溶液体积为 2 L，pH13。 【答案】 C 3将含有 0.4 mol Cu(NO3)2和 0.4 mol KCl 的水溶液 1 L，用惰性电极电解 一
15、段时间后，在一电极上析出 19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积 在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)( ) A3.36 L B5.6 L C6.72 L D13.44 L 【解析】 阴极析出铜 0.3 mol，由 Cu2 2e=Cu 知 Cu2得到 0.6 mol 电子，根据 2Cl 2e=Cl 2，求出当溶液中 Cl 全部参与电极反应时，放出 Cl2 0.2 mol，失去电子 0.4 mol。因此在阳极还有 OH 放电，根据 4OH4e =2H2OO2和电子守恒， 在阳极有 0.05 mol O2放出， 即阳极共放出 0.25 mol， 标准状况下为 5.6 L 的
16、气体。 【答案】 B 4把两个惰性电极插入 500 mL 的 AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积可 以忽略)，电极上析出银的质量大约是( ) A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg 【解析】 本题考查的是有关电解反应的计算。首先应弄清楚两极的反应。阳极： 4OH 4e=O 22H2O；阴极没有氢气析出，则阴极反应为：Ag e=Ag。 OH 的消耗导致了 H的增加， 增加量为 1103 mol/L 0.5 L5 104 mol，即转移电子 数 5 10 4 mol，析出银的质量为 5 104 mol 108 g/mol0.054 g54 mg。 【答案】 B 学业分层测评（二十三）学业分层测评（二十三） 点击图标进入点击图标进入
