資源簡介

(共28張PPT)
第四章
化學反應與電能
第二節　電解池
課題2　電解原理的應用
內容索引
學習目標
活動方案
課堂反饋
學 習 目 標
1. 知道電解在氯堿工業、電鍍、電冶金、精煉銅等方面的應用。
2. 初步認識電解在物質轉化方面的應用。
活 動 方 案
1. 工業上通過電解飽和食鹽水可以制取H2、Cl2和NaOH溶液，用如圖所示裝置進行工業生產會存在哪些問題？

【答案】 生成的氫氣、氯氣混合后可能會發生爆炸；生成的氯氣會與溶液中的NaOH反應。
活動一：氯堿工業中電解裝置的分析
2. 工業上采用離子交換膜法進行電解食鹽水，其原理如圖所示。
(1) 產物A、B、C的化學式分別是什么？
【答案】 Cl2、H2、NaOH。
(2) 該離子交換膜是哪一種離子交換膜，其作用是什么？
【答案】 陽離子交換膜。能傳導溶液中陽離子，防止陰離子和氣體分子通過。
(3) 陰極室一般是加入含少量NaOH的水，目的是什么？
【答案】 增強溶液導電性。
1. 右圖為鑰匙表面鍍銅的工作示意圖。
(1) 電鍍時，陰、陽極的材料分別是什么？電解質溶液可以用什么？電鍍時溶液的組成會發生變化嗎？
【答案】 陰極是待鍍金屬，陽極是鍍層金屬，電解質溶液是含鍍層金屬離子的溶液。組成不發生變化。
活動二：認識電解在電鍍、電冶金方面的應用
(2) 寫出電鍍時的電極反應式。
【答案】 陽極：Cu－2e－===Cu2＋
陰極：Cu2＋＋2e－===Cu　
2. 下圖是一個電解法精煉銅的原理示意圖。
(1) 陰、陽極的材料分別是什么？電解質溶液可以用什么？
【答案】 陰極是純銅，陽極是粗銅。電解質溶液是含銅離子鹽溶液。
(2) 若粗銅中含有Fe、Ag、Au等雜質，寫出兩極可能發生反應的電極反應式。
【答案】 陽極：Cu－2e－===Cu2＋　Fe－2e－===Fe2＋　陰極：Cu2＋＋2e－===Cu
(3) 結合電極反應說明電解過程中電解質溶液中Cu2＋的濃度如何變化？
【答案】 兩極轉移電子數相同，由電極反應知，溶液中Cu2＋的濃度減小。
3. 下圖為工業上電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的示意圖。
(1) 寫出電解時的電極反應式和總反應方程式。
(2) 生成的金屬鈉是什么狀態？
【答案】 生成的金屬鈉是液態。
4. 下圖為電解熔融的氧化鋁冶煉鋁的示意圖。
(1) 寫出電解時的電極反應式及總反應方程式。
(2) 電解時會加入冰晶石，目的是什么？
【答案】 降低氧化鋁的熔點。
(3) 熔融電解質的溫度超過1 000 ℃，工業上冶煉鋁過程中會發生陽極損耗，試分析發生陽極損耗原因。
【答案】 高溫下，陽極產生的氧氣與碳塊反應生成CO、CO2。
1. KMnO4是一種常見的強氧化劑，工業制取KMnO4的一種方法是電解K2MnO4溶液，電解后可以獲得KOH溶液、KMnO4溶液和H2。寫出電解的電極反應式和總反應方程式。
活動三：認識電解在物質轉化方面的應用
2. 許多有機化學反應包含電子的轉移，這些反應在電解池中進行時稱為電有機合成。一種由丙烯腈電合成己二腈的反應如下：
4CH2===CHCN＋2H2O===2NC(CH2)4CN＋O2↑
寫出電解時的電極反應。
【答案】 陽極：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
陰極：4CH2===CHCN＋4H＋＋4e－===2NC(CH2)4CN
3. 如圖所示的電化學裝置吸收一部分SO2，并完成Cu的再生。寫出裝置內所發生反應的電極反應式。
課 堂 反 饋
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1.對于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁這樣活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業方法。下列有關說法正確的是(　 　)
A. 電解熔融Al2O3制備金屬鋁時，要加入冰晶石，使Al2O3在較低溫度下熔化
B. 電解熔融CaCl2時，金屬鈣在陽極生成
C. 可用電解飽和MgCl2溶液的方法獲得金屬鎂
D. 熔融NaOH可生成金屬鈉、O2以及H2
【答案】 A
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2.利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是(　 　)
A. 電解時以精銅作陽極
B. 電解時陰極上發生還原反應
C. 粗銅連接電源負極，其電極反應是Cu－2e－===Cu2＋
D. 電解后，電解槽底部會形成含少量Fe、Zn、Ag、Pt等金屬的陽極泥
【答案】 B
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3.欲在金屬表面鍍銀，應把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列各組中，選用的陽極金屬和電鍍液均正確的是(　 　)
A. Pt和Ag2CO3溶液 B. Pt和Ag2SO4溶液
C. Ag和AgCl溶液 D. Ag和AgNO3溶液
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【答案】 D
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4.觀察下列幾個裝置示意圖，有關敘述正確的是(　 　)
A. 裝置①工業上可用于生產金屬鈉，電解過程中石墨電極產生金屬，此法也可用于生產活潑金屬鎂、鋁等
B. 裝置②中隨著電解的進行陰極會產生紅色的銅，并且電流表示數不斷變小
C. 裝置③中的離子交換膜可允許陽離子、陰離子和小分子水通過
D. 裝置④的待鍍鐵制品應與電源正極相連
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【答案】 B
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5.如下圖所示，某同學設計一個燃料電池并探究氯堿工業原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。
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根據要求回答相關問題。
(1) 通入氧氣的電極為________(填“正極”或“負極”)，負極的電極反應式為___________________________________________。
(2) 鐵電極為________(填“陽極”或“陰極”)，石墨電極(C)的電極反應式為___________________。
(3) 反應一段時間后，乙裝置中生成的氫氧化鈉主要在________(填“鐵極”或“石墨極”)區，簡述理由：__________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________。
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正極
陰極
2Cl－－2e－===Cl2↑
鐵極
石墨(C)極為陽極，氯離子發生
氧化反應，鐵極為陰極，H＋放電，OH－過量，由于陽離子交換膜只允許
鈉離子向陰極區移動，故氫氧化鈉主要在陰極區生成，即鐵極區
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(4) 如果粗銅中含有鋅、銀等雜質，丙裝置中陽極上電極反應式為_____________________________________，反應一段時間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。
(5) 若在標準狀況下，有2.24 L氧氣參加反應，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體的分子數為_____________________；丙裝置中陰極析出銅的質量為_______________。
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Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋　
減小
0.2×6.02×1023
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