資源簡介 (共65張PPT)基礎課時7 電解原理的應用專題1 化學反應與能量變化第二單元 化學能與電能的轉化學習任務 1.通過對氯堿工業、電鍍、電解精煉銅等原理的分析,認識電能與化學能之間的能量轉化,培養變化觀念與平衡思想的化學核心素養。2.通過建立電解應用問題的分析思維模型和電解相關計算的思維模型,加深對電解原理的理解和應用,培養證據推理與模型認知的化學核心素養。必備知識 自主預習儲備1.電解飽和食鹽水(1)裝置電解飽和食鹽水的原理示意圖(2)現象陽極上有______氣體產生;陰極上有____氣體產生。黃綠色無色(3)原理分析及電極反應電解時,__________移向陽極,_________移向陰極。①陽極離子放電順序:__________,電極反應式:_________________(____反應)。②陰極離子放電順序:_________,電極反應式:_________________________(____反應)。Cl-、OH-H+、Na+Cl->OH-2Cl--2e-===Cl2↑氧化H+>Na+2H2O+2e-===2OH-+H2↑還原③電解反應化學方程式:___________________________________________,離子方程式:___________________________________________。【特別提醒】 陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻止陰離子和氣體通過。既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH反應影響燒堿質量。判一判 (正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)電解飽和食鹽水時,陰極發生氧化反應:2Cl--2e-===Cl2↑。 ( )(2)氯堿工業電解槽中滴入酚酞溶液,變紅色的區域為陽極區。 ( )(3)電解飽和食鹽水時,陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵)。 ( )(4)利用電解飽和食鹽水可制得“84消毒液”。 ( )×××√2.銅的電解精煉(1)銅的電解精煉示意圖銅的電解精煉示意圖(2)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質,常用電解的方法進行精煉。電解池的構成是用_____作陽極,用_____作陰極,用___________作電解質溶液。粗銅純銅硫酸銅溶液(3)陽極反應式為Cu-2e-===Cu2+、Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+等;陰極反應式為Cu2++2e-===Cu。(4)電解精煉銅的原理:粗銅中比銅活潑的金屬如_________等,失去電子形成陽離子而溶解(殘留在溶液中);比銅不活潑的金屬如________等,以金屬單質的形式沉積在電解槽的底部(形成陽極泥);溶液中的銅離子在純銅上得電子析出。鋅、鐵銀、金判一判 (正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)電解精煉銅和電鍍銅,電解質溶液中的c(Cu2+)均保持不變。 ( )(2)電解精煉時,陽極泥可以作為提煉貴重金屬的原料。 ( )(3)電解精煉銅和電鍍銅過程中,陽極質量的減少與陰極質量的增加都相等。 ( )(4)電解精煉銅時,粗銅作陽極,活潑性比Cu弱的雜質金屬成為陽極泥沉在陽極區。 ( )×√×√3.電鍍(1)電鍍的概念:應用____原理在某些金屬或其他材料制品表面鍍上一薄層其他____或____的過程。電鍍可以使金屬更加美觀耐用,抗腐蝕性能增強。(2)某電鍍銀實驗裝置(電鍍池)如圖所示。電鍍銀原理示意圖電解金屬合金請回答下列問題:①銀為____金屬,與直流電源的____相連,作陽極;待鍍金屬與直流電源的____相連,作陰極;含銀離子溶液為______,含有鍍層金屬離子。②陽極反應式為Ag-e-===Ag+(氧化反應)陰極反應式為Ag++e-===Ag(還原反應)③可觀察到的現象是待鍍金屬表面________________,銀________。④含銀離子溶液濃度的變化是____。(3)電鍍的特點是陽極參與電極反應,電鍍過程中相關離子的濃度、溶液pH等保持不變。鍍層正極負極電鍍液鍍上一層光亮的銀不斷溶解不變判一判 (正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)在Fe上鍍Ag,應用Fe作陽極,Ag作陰極,用AgNO3溶液作電鍍液。 ( )(2)在鍍件上電鍍銅時,鍍件應連接電源的正極。 ( )(3)電鍍過程中相關離子的濃度、溶液pH基本不變。 ( )××√關鍵能力 情境探究達成電鍍及銅的電解精煉[情境素材]電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其他金屬或合金的過程,是利用電解作用使金屬或其他材料制品的表面附著一層金屬膜的工藝,從而起到防止金屬氧化(如銹蝕),提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕性(硫酸銅等)及增進美觀等作用。不少硬幣的外層亦為電鍍。[問題探究][問題1] 電鍍池應該具備什么條件?電鍍過程中電鍍液的濃度如何變化?提示:條件:鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,含鍍層金屬離子的鹽溶液作電解質溶液。電鍍過程中電鍍液的濃度不變。[問題2] 在鐵上鍍鋅時,溶液中的陽離子有兩種,為什么在陰極是鋅離子得電子而不是氫離子得電子被還原?提示:因為鋅離子濃度遠大于氫離子濃度,所以是鋅離子得電子。[問題3] 粗銅中含有鋅、鐵、鎳、銀、金等金屬雜質,在精煉銅的過程中,雜質金屬為什么不在陰極析出?精煉銅的過程中溶液中Cu2+的濃度是否有變化?提示:因氧化性Cu2+大于Fe2+、Zn2+、Ni2+,故在陰極上Cu2+得到電子析出單質銅,比銅活潑的金屬鋅、鐵、鎳被氧化,比銅活潑性弱的金屬Ag、Au形成陽極泥。電解精煉銅時,陽極產生鋅離子、亞鐵離子、鎳離子、銅離子,但陰極只消耗銅離子,所以電解質溶液中Cu2+濃度會減小。[歸納總結]電鍍與銅的電解精煉的比較 電鍍 銅的電解精煉定義 應用電解原理在某些金屬或其他材料制品表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程 利用電解原理提純銅裝置舉例 電鍍 銅的電解精煉形成條件 ①鍍層金屬作陽極接直流電源正極,鍍件作陰極接直流電源負極②電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液③形成閉合回路 ①粗銅作陽極,純銅作陰極②含Cu2+的鹽溶液作電解質溶液③直流電源④形成閉合回路 電鍍 銅的電解精煉電極反應 (以鐵上鍍鋅為例) 陽極:Zn-2e-===Zn2+陰極:Zn2++2e-===Zn 陽極:Cu(粗銅)-2e-===Cu2+(主要)陰極:Cu2++2e-===Cu(純銅)電解(鍍)液濃度 不變 減小聯系 電鍍池和電解精煉池是特定條件下的電解池(1)離子的放電順序不僅與離子本身的性質有關,還與離子濃度、裝置特點等有關,鐵上鍍鋅時,溶液中的H+不放電。(2)在金屬的電解精煉中,比被提煉的金屬活潑的金屬首先放電,比其不活潑的金屬則最終成為陽極泥。[能力達成]1.在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層,以下電鍍方案中正確的是 ( )A.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含Fe2+B.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含Zn2+C.鋅作陰極,鍍件作陽極,溶液中含Fe3+D.鋅作陽極,鍍件作陰極,溶液中含Zn2+D [在電鍍池中,鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,含鍍層金屬陽離子的溶液作電鍍液。]√必備知識關鍵能力學習效果基礎課時固基練基礎課時7 電解原理的應用2.關于電鍍銅和電解精煉銅,下列說法中正確的是( )A.都用粗銅作陽極、純銅作陰極B.電解(鍍)液的成分都保持不變C.陽極反應都只有Cu-2e-===Cu2+D.陰極反應都只有Cu2++2e-===CuD [A項電鍍時鍍件作陰極;B項電解精煉銅時電解液成分改變;C項電解精煉銅時,若有比銅活潑的金屬雜質如鋅,則陽極還會發生Zn-2e-===Zn2+的反應等。]√電解的有關計算[問題探究][問題1] 上述電解過程中共轉移多少摩爾電子?電解得到Cu的質量為多少?提示:兩極都收集到22.4 L氣體(標準狀況),氣體物質的量均為1 mol,陽極反應為4OH--4e-===2H2O+O2↑,可知電解過程中參加電極反應的OH-為4 mol,轉移4 mol電子,兩電極轉移電子的物質的量相同;陰極反應為Cu2++2e-===Cu和2H++2e-===H2↑;其中生成1 mol H2轉移2 mol電子,則被還原的Cu2+也為1 mol,因此電解得到Cu的質量為64 g。[問題2] 怎樣使溶液恢復到原來的成分和濃度?提示:根據原理知道電解得到的是Cu、氫氣和氧氣,電解質復原:出什么加什么,所以應該加入氫氧化銅,根據問題1的分析可知析出的Cu、氫氣和氧氣分別為1 mol、1 mol、1 mol,因此需要加入1 mol氫氧化銅,才能使溶液恢復到原來的成分和濃度。[問題3] 電解后溶液中H+的物質的量濃度是多少?[歸納總結]電化學綜合計算的三種常用方法(1)根據總反應式計算。先寫出電極反應式,再寫出總反應式,最后根據總反應式列出比例式計算。(2)根據得失電子守恒計算。①用于串聯電路中陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算,其依據是電路中轉移的電子數相等。②用于混合溶液中電解的分階段計算。[能力達成]1.有三個燒杯,分別盛有氯化銅、氯化鉀和硝酸銀三種溶液,均以Pt作電極,將它們串聯在一起電解一定時間,測得電極增重總和2.8 g,這時產生的有色氣體與無色氣體的物質的量之比為( )A.4∶1 B.1∶1C.4∶3 D.3∶4√C [串聯電路中,相同時間內各電極得電子或失電子的物質的量相同,各電極上放出氣體的物質的量之比為定值。不必注意電極增重是多少,只要判斷出生成何種氣體及生成該氣體一定物質的量所得失電子的物質的量,就可以通過得失電子守恒,判斷氣體物質的量之比,第一個燒杯中放出Cl2,第二個燒杯中放出Cl2和H2,第三個燒杯中放出O2。在有1 mol電子轉移時,生成的氣體的物質的量分別是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色氣體(Cl2)0.5 mol+0.5 mol=1 mol,無色氣體(O2和H2)0.5 mol+0.25 mol=0.75 mol。](1)Ag是電解池的_________極,寫出此電極的電極反應式:_______________。(2)A中發生反應的化學方程式為_________________________。陽Ag-e-===Ag+(3)B中觀察到的現象是___________________________________。(4)室溫下,若電解一段時間后測得電路中通過的電子的物質的量為0.2 mol,電解過程中,B中析出物質是________g,A中陽極收集到的氣體體積為________(標準狀況)。Ag棒變細,Fe棒上有銀白色物質析出21.61.12 L學習效果 隨堂評估自測243題號1√243題號1C [由圖看出①處為電解池陽極產生氯氣,②處為電解池陰極產生氫氣,A對;該離子交換膜只能讓陽離子通過,不能讓陰離子和氣體通過,能防止氯氣與堿反應,且在陰極區得到濃度較高的燒堿溶液,B對;電解飽和食鹽水有燒堿生成且H2O應寫化學式,C錯;電解裝置是將電能轉化為化學能的裝置,D對。]23題號14√2.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量鐵、鋅、銅、鉑等雜質,可用電解法制備高純度的鎳,下列敘述正確的是(已知:氧化性:Fe2+A.陽極發生還原反應,其電極反應式:Ni2++2e-===NiB.電解過程中,陽極質量的減少與陰極質量的增加相等C.電解后,溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+和Zn2+D.電解后,電解槽底部的陽極泥中有銅和鉑,沒有鋅、鐵、鎳23題號14D [電解精煉鎳時,粗鎳作陽極,純鎳作陰極,電解質溶液中含有Ni2+,則陽極發生氧化反應,電極反應式為Zn-2e-===Zn2+,Fe-2e-===Fe2+,Ni-2e-===Ni2+,陰極電極反應式為Ni2++2e-===Ni,因此,電解過程中陽極減少的質量不一定等于陰極增加的質量,電解后,溶液中存在的金屬陽離子有Fe2+、Ni2+、Zn2+,電解槽底部的陽極泥中只有銅和鉑,沒有鋅、鐵、鎳。]23題號41√23題號41243題號14.如圖所示,甲、乙為相互串聯的兩個電解池。甲 乙(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置,則A極為________極,電極材料是__________,電極反應式為________________,電解質溶液可以是______________________。陰純銅Cu2++2e-===CuCuSO4溶液(合理即可)243題號1(2)乙池中鐵極的電極反應式為__________________。(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極,則乙池為______________裝置,電解一段時間后,溶液的濃度________。[解析] (1)由題圖可知,甲池中A極為陰極,B極為陽極,在電解精煉銅時,粗銅作陽極,純銅作陰極,故A為純銅,電極反應式為Cu2++2e-===Cu。電解質溶液應為含有Cu2+的鹽溶液,如CuSO4溶液等。(2)由題圖可知,乙池中鐵極作陰極,石墨作陽極,故鐵極的電極反應式為Ag++e-===Ag。(3)若將乙池中的石墨電極改為銀電極,則乙池為電鍍池,電鍍過程中電解質溶液的濃度不變。Ag++e-===Ag 電鍍不變題號基礎課時固基練(7) 電解原理的應用135246879101112√1.下列描述中,不符合生產實際的是( )A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽極B.電解法精煉粗銅,用純銅作陰極C.電解飽和食鹽水制燒堿,用涂鎳碳鋼網作陰極D.在鍍件上電鍍鋅,用鋅作陽極13題號13524687910111213A [電解池的陽極發生失電子的氧化反應、陰極發生得電子的還原反應。電解熔融的Al2O3制Al時,若用Fe作陽極,會發生反應Fe-2e-===Fe2+,Fe2+移動到陰極上發生反應Fe2++2e-===Fe,使得到的Al不純。]題號2134568791011122.關于電解NaCl溶液,下列敘述正確的是( )A.電解時在陽極得到氯氣,在陰極得到金屬鈉B.若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液,溶液呈無色D.電解一段時間后,將全部電解質轉移到燒杯中充分攪拌后溶液呈中性√13題號21345687910111213題號324568791011121√3.中學階段介紹的應用電解法制備物質主要有三種:一是鋁的工業制備,二是氯堿工業,三是金屬鈉的制備。下列關于這三種工業生產的描述中正確的是( )A.電解法制金屬鈉時,陽極反應式:Na++e-===NaB.電解法生產鋁時,需對鋁土礦進行提純,在提純過程中應用了氧化鋁或氫氧化鋁的兩性C.在氯堿工業中,電解池中的陰極產生的是H2,NaOH在陽極附近產生D.氯堿工業和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl,在電解時它們的陰極都是Cl-失電子13題號32456879101112113題號423568791011121√134.利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業生產中的應用。下列說法正確的是( ) A.氯堿工業中,X電極上的反應式是4OH--4e-===2H2O+O2↑B.電解精煉銅時,Z溶液中的Cu2+濃度不變C.在鐵片上鍍銅時,Y是純銅D.制取金屬鎂時,Z是熔融的氯化鎂題號42356879101112113D [X電極連接電源正極是陽極,Y電極連接電源負極是陰極。氯堿工業中陽極是Cl-放電生成Cl2,A錯誤;電解精煉銅時陽極粗銅溶解,陰極Cu2+放電析出Cu,但是粗銅中含有鋅、鐵、鎳等雜質,使得溶液中Cu2+濃度變小,B項錯誤;鐵片上鍍銅時,陰極應該是鐵片,陽極是純銅,C項錯誤;鎂是活潑金屬,冶煉金屬鎂應該電解熔融氯化鎂,D項正確。 ]題號245368791011121√135.如圖甲為鋅銅原電池裝置,乙為電解熔融氯化鈉裝置。則下列說法正確的是( )甲 乙題號24536879101112113B [甲裝置為原電池,Zn為負極,發生氧化反應,Cu為正極,發生還原反應,A錯誤;乙裝置中鐵為陰極,反應式為2Na++2e-===2Na,石墨為陽極,反應式為2Cl--2e-===Cl2↑,A是Cl2出口,B是Na出口,C、D錯誤。]題號245368791011121√136.用石墨作電極電解1 000 mL硝酸鉀和硝酸銅的混合溶液,當通電一段時間后,兩極都收集到112 mL氣體(標準狀況),假定電解后溶液體積仍為1 000 mL,則電解后溶液的pH為( )A.4 B.3 C.2 D.1題號245376891011121√7.21世紀是鈦的世紀,在800~1 000 ℃時電解TiO2可制得鈦,裝置如圖所示,下列敘述正確的是( )A.a為電源的正極B.石墨電極上發生還原反應C.陰極發生的反應為TiO2+4e-===Ti+2O2-D.每生成0.1 mol Ti,轉移0.2 mol電子13C [由O2-的移動方向可知,b為電源正極,A錯誤;石墨電極作陽極,發生氧化反應,B錯誤;每生成0.1 mol Ti,轉移0.4 mol電子,D錯誤。]題號2453867910111218.某同學設計了一個燃料電池(如圖所示),目的是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。13甲 乙 丙題號245386791011121根據要求回答相關問題:(1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負極”),負極的電極反應式為__________________________。(2)石墨電極為________(填“陽極”或“陰極”),反應一段時間后,在乙裝置中滴入酚酞溶液,________(填“鐵極”或“石墨極”)區的溶液變紅。13負極H2-2e-+2OH-===2H2O陽極鐵極(3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質,丙裝置中反應一段時間,硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應式為__________________。減小Cu2++2e-===Cu題號245386791011121[解析] (1)通入氫氣的電極為負極;由于電解質溶液是堿性的,所以該電極反應式為H2-2e-+2OH-===2H2O。(2)由于鐵電極與電源的負極連接,所以鐵電極為陰極,石墨電極為陽極;反應一段時間后,在乙裝置中滴入酚酞溶液,溶液中的H+在陰極(Fe電極)放電,破壞了附近的水的電離平衡,該區域的溶液顯堿性,因此鐵極區的溶液變紅。(3)因為粗銅中的鋅等活動性比Cu強的雜質金屬優先失去電子,而得到電子的只有Cu2+,所以丙裝置中反應一段時間,硫酸銅溶液濃度會減小;精銅電極上的電極反應式為Cu2++2e-===Cu。13題號924538671011121√13題號92453867101112113題號924538671011121√13題號92453867101112113題號924538671011121√1311.四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業清洗劑,以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料,采用電滲析法合成[(CH3)4NOH],其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極,c、d、e為離子交換膜),下列說法不正確的是( )A.N為正極B.標準狀況下制備0.75NA (CH3)4NOH,a、b兩極共產生16.8 L氣體C.c、e均為陽離子交換膜D.b極電極反應式:4OH--4e-===O2↑+2H2O題號92453867101112113題號924538671011121√1312.下列有關2個電化學裝置的敘述不正確的是( )A.圖Ⅰ,在不改變總反應的前提下,可用Na2SO4 替換 ZnSO4,用石墨替換Cu棒B.圖Ⅰ,電流形成的完整過程是:負極Zn-2e-===Zn2+,電子經導線流向正極,正極Cu2++2e-===CuC.圖Ⅱ,通電后向兩極滴加酚酞溶液,左側變紅D.圖Ⅰ,鹽橋中Cl-向左側移動,圖Ⅱ,溶液中 Cl-向右側移動圖Ⅰ圖Ⅱ題號924538671011121B [A.將圖Ⅰ中的ZnSO4替換為Na2SO4,對左側區反應無影響,將Cu棒替換為石墨棒,仍然鋅為負極,Cu為正極,故并不改變總反應,故A正確;B.圖Ⅰ中電流形成的完整過程是:負極Zn-2e-===Zn2+,外電路中電子經導線流向正極,正極Cu2++2e-===Cu,內電路的鹽橋中的陰離子移向負極,陽離子移向正極,故B錯誤;C.圖Ⅱ中左側區時陰極,電極反應為2H2O+2e-===H2↑+2OH- ,故陰極區顯堿性,滴加酚酞溶液后溶液變紅,故C正確;D.圖Ⅰ中左側為負極,故鹽橋中Cl-向左側移動,圖Ⅱ中右側時陽極,故溶液中Cl-向右側移動,故D正確。]13題號92453867101112113.常溫下用惰性電極電解200 mL 氯化鈉、硫酸銅的混合溶液,所得氣體的體積隨時間變化如圖所示,根據圖中信息回答下列問題。(氣體體積已換算成標準狀況下的體積,且忽略氣體在水中的溶解和溶液體積的變化)(1)曲線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示陽極產生氣體的變化。(2)氯化鈉的物質的量濃度為_______________,硫酸銅的物質的量濃度為_____________。(3)t2時所得溶液的pH為________。13Ⅱ0.1 mol·L-10.1 mol·L-11題號92453867101112113題號92453867101112113 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫