2018-2019年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 4.3.2 電解原理的應(yīng)用學(xué)案設(shè)計(jì) 新人教版選修4.docx

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第2課時(shí)　電解原理的應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解電解反應(yīng)的一般規(guī)律。 2.了解氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金、電解精煉銅的原理。 復(fù)習(xí)回顧 1.電解池的構(gòu)成條件? 2.水溶液中離子的放電順序? 3.分析書寫電解池電極反應(yīng)的一般思路? 課堂探究 【交流研討】 以石墨為電極電解下列溶液,請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (1)CuCl2溶液:　。 (2)NaCl溶液:　。 (3)CuSO4溶液:　。 (4)Na2SO4溶液:　。 思考:通過(guò)對(duì)以上電解過(guò)程的分析,你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律? 電解質(zhì)溶液 電解反應(yīng)總方程式 規(guī)律 CuCl2溶液 CuCl2Cu+Cl2↑ NaCl溶液 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH CuSO4溶液 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 Na2SO4溶液 2H2O2H2↑+O2↑ 　　一、電解規(guī)律 試完成下表: 類型 電極反應(yīng)特點(diǎn) 實(shí)例(溶質(zhì)) 電解對(duì)象 電解質(zhì)濃度 電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入物質(zhì) 電解電解質(zhì)型 放H2生堿型 放O2生酸型 電解水型 　　二、電解原理的應(yīng)用 1.氯堿工業(yè) 習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)叫做氯堿工業(yè)。 (1)在NaCl溶液中,NaCl電離出　　　　,H2O電離出　　　　。通電后,在電場(chǎng)的作用下,　　　　向陰極移動(dòng),　　　　向陽(yáng)極移動(dòng)。在陽(yáng)極,由于　　　　容易失去電子,被氧化生成　　　　。陽(yáng)極反應(yīng):　　　　　　　　　　。在陰極,由于　　　　容易得到電子被還原生成　　　　,使H2O電離平衡向右移動(dòng),因此陰極　　　　濃度增大,pH　　　　。陰極反應(yīng):　　　　　　　　　　。 由此,你能得出什么結(jié)論? (2)電解前向溶液中滴加酚酞,通電后現(xiàn)象是什么? (3)兩極極板上都有氣體產(chǎn)生,如何檢驗(yàn)兩種氣體? (4)在氯堿工業(yè)中需要注意哪些問(wèn)題?怎么解決? 2.銅的電解精煉 已知粗銅中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì),試討論如何通過(guò)電解的方法將粗銅提純。陰、陽(yáng)極上分別發(fā)生什么反應(yīng)? 3.電鍍 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過(guò)程。 (1)試討論如何通過(guò)電解的方法在金屬鐵上鍍銅,陰、陽(yáng)極上分別發(fā)生什么反應(yīng)。 (2)試分析在粗銅精煉和在金屬鐵上鍍銅的過(guò)程中,電解液的成分變化是否相同。 4.電冶金 電解飽和NaCl溶液能否得到金屬鈉?如何能通過(guò)電解的方法得到金屬鈉?你能得出什么結(jié)論? 隨堂檢測(cè) 1.在冶金工業(yè)中,常用電解法得到鈉、鎂、鋁等金屬,其原因是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.都是輕金屬 B.都是活潑金屬 C.成本低廉 D.這些金屬的化合物熔點(diǎn)較低 2.火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金和銀等),其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求,工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時(shí)(　　) A.粗銅接電源負(fù)極 B.純銅作陽(yáng)極 C.雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底 D.純銅片增重2.56g,電路中通過(guò)電子為0.08mol 3.欲在金屬表面鍍銀,應(yīng)把鍍件作為電鍍池的陰極。下列各組中,選用的陽(yáng)極金屬和電鍍液均正確的是(　　) 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.某溶液中含有溶質(zhì)NaCl和H2SO4,它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時(shí),根據(jù)電極產(chǎn)物,可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是(　　) A.陰極只析出H2 B.陽(yáng)極先析出Cl2,后析出O2 C.電解最后階段為電解水 D.溶液pH不斷增大,最后為7 5.觀察下列幾個(gè)裝置示意圖,有關(guān)敘述正確的是(　　) A.裝置①在工業(yè)上可用于生產(chǎn)金屬鈉,電解過(guò)程中石墨電極有金屬析出,此法也可用于生產(chǎn)活潑金屬鎂、鋁等 B.裝置②中隨著電解的進(jìn)行左邊電極會(huì)產(chǎn)生紅色的銅,并且電流表示數(shù)不斷變小 C.裝置③中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子、陰離子和小分子水通過(guò) D.裝置④的待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連 6.用惰性電極電解飽和食鹽水,當(dāng)電源提供0.2mol電子時(shí)停止通電。若此溶液體積為2L,則所得電解液的pH是(　　) A.1 B.8 C.13 D.14 7.以惰性電極電解CuSO4溶液,若陽(yáng)極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.01mol,則陰極上析出Cu的質(zhì)量為(　　) A.0.64g B.1.28g C.2.56g D.5.12g 8.在水中加入等物質(zhì)的量的Ag+、Ba2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-形成溶液,將該溶液放在帶有惰性電極的電解槽中,通電片刻,則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為(　　) A.35.5∶108 B.16∶207 C.8∶1 D.108∶35.5 9.常溫下用石墨作電極,電解100mL濃度均為0.1molL-1的Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液,當(dāng)某一電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12L時(shí),假設(shè)溶液體積不變,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.陰極增重1.4g B.所得溶液pH<1 C.陰極增重0.64g D.所得溶液pH>1 參考答案 復(fù)習(xí)回顧 1.①直流電源;②陰、陽(yáng)電極;③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì);④形成閉合回路。 2.陰極:氧化性強(qiáng)的離子先得電子 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水溶液)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 陽(yáng)極:陽(yáng)極金屬或還原性強(qiáng)的離子先失電子 活性電極>S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F- 3. 課堂探究 【交流研討】 (1)陽(yáng)極反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑ 陰極反應(yīng):Cu2++2e-Cu 總反應(yīng)式:CuCl2Cu+Cl2↑(Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑) (2)陽(yáng)極反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑ 陰極反應(yīng):2H++2e-H2↑ 總反應(yīng)式:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH(2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-) (3)陽(yáng)極反應(yīng):4OH--4e-2H2O+O2↑ 陰極反應(yīng):2Cu2++4e-2Cu 總反應(yīng)式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4(2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+) (4)陽(yáng)極反應(yīng):4OH--4e-2H2O+O2↑ 陰極反應(yīng):4H++4e-2H2↑ 總反應(yīng)式:2H2O2H2↑+O2↑ 電解電解質(zhì)　放H2生堿　放O2生酸　電解水 一、 類型 電極反應(yīng)特點(diǎn) 實(shí)例(溶質(zhì)) 電解對(duì)象 電解質(zhì)濃度 電解質(zhì)溶液復(fù)原 需加入的物質(zhì) 電解電 解質(zhì)型 電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電 CuCl2 HCl 電解質(zhì) 減小 CuCl2 HCl 適用于電解無(wú)氧酸(氫氟酸除外)溶液、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽溶液 放H2 生堿型 陰極:2H++2e-H2↑ 陽(yáng)極:電解質(zhì)陰離子放電 NaCl 電解質(zhì)和水 生成新電解質(zhì) HCl 適用于電解活潑金屬的無(wú)氧酸鹽溶液 放O2 生酸型 陰極:電解質(zhì)陽(yáng)離子放電 陽(yáng)極:4OH--4e-2H2O+O2↑ CuSO4 電解質(zhì)和水 生成新電解質(zhì) CuO 適用于電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液 電解 水型 陰極: 4H++4e-2H2↑ 陽(yáng)極: 4OH--4e-2H2O+O2↑ NaOH H2SO4 Na2SO4 水 增大 H2O 適用于電解含氧酸溶液、可溶性強(qiáng)堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液 　　二、 1.(1)Na+、Cl-　H+、OH-　Na+、H+　Cl-、OH- Cl-　Cl2　2Cl--2e-Cl2↑ H+　H2　OH-　增大　2H++2e-H2↑ 結(jié)論:氯堿工業(yè)發(fā)生的電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式: 陽(yáng)極反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑ 陰極反應(yīng):2H++2e-H2↑ 總反應(yīng)式:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- (2)陰極附近的溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色。 (3)陽(yáng)極:把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶?rùn)碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)色。 陰極:收集純凈氣體點(diǎn)燃,并在上方罩一個(gè)干冷燒杯,產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰,且燒杯內(nèi)壁有水珠出現(xiàn)。 (4)注意問(wèn)題:①避免Cl2與NaOH溶液接觸發(fā)生反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;②避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)閮烧呋旌嫌龌鸹蛴鰪?qiáng)光易發(fā)生爆炸。 解決方法:使用離子交換膜。 2.將粗銅為陽(yáng)極,純銅為陰極,CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解。 陽(yáng)極反應(yīng):Zn-2e-Zn2+　Fe-2e-Fe2+　Ni-2e-Ni2+　Cu-2e-Cu2+ 陰極反應(yīng):Cu2++2e-Cu 3.(1)將鐵作陰極,銅作陽(yáng)極,CuSO4溶液作電解液進(jìn)行電解,電極反應(yīng)如下: 陽(yáng)極反應(yīng):Cu-2e-Cu2+ 陰極反應(yīng):Cu2++2e-Cu (2)在粗銅精煉過(guò)程中,電解液的濃度逐漸減小; 在電鍍的過(guò)程中,電解液的成分及酸堿性保持不變。 4.不能,應(yīng)用電冶金法(冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等)得到金屬鈉。 電解熔融狀態(tài)的氯化鈉: 陽(yáng)極反應(yīng):2Cl--2e-Cl2↑ 陰極反應(yīng):2Na++2e-2Na 總反應(yīng)式:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 結(jié)論:電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段,電解法是冶煉金屬的一種重要方法。 隨堂檢測(cè) 1.B　2.D　3.B　4.D　5.B　6.C　7.B　8.C　9.B