《電解池（第三課時）》第二課時課后思考題1.電解法在當代景泰藍生產(chǎn)工藝中有著不可替代的作用。請再列舉三個用電解法制備物質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)實例，并解釋其中的電解原理。2.真實的景泰藍工業(yè)生產(chǎn)中，黃銅礦用氯化物溶液浸出后的溶液中還含有亞銅離子，請預測亞銅離子在電解得粗銅的過程中發(fā)生了哪些變化。對于像鈉、鎂、鋁這樣非?；顫姷慕饘?，采用一般的還原劑很難將它們從其化合物中還原出來，工業(yè)上常用電解法冶煉。金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子還原成金屬單質(zhì)的過程：Mn++ne-M1.電冶金1.1工業(yè)制金屬鈉鈉塊放入水中2NaCl(熔融)電解2Na+Cl21.1工業(yè)制金屬鈉2e-↑2Cl-Cl2-陽極：陰極：e-Na++Na總反應：↑電解熔融氯化鈉裝置示意圖NaCl進口NaCl(熔融)Cl2出口Na(液態(tài))Na出口陰極陰極陽極1.2工業(yè)制金屬鎂陰極：2e-Mg2++Mg↑2e-2Cl-Cl2-陽極：總反應：MgCl2(熔融)Mg+Cl2電解↑海水提鎂流程圖1.3工業(yè)制金屬鋁資料：（1）AlCl3是共價化合物；Al2O3是離子化合物。（2）Al2O3熔點2050℃。1.3工業(yè)制金屬鋁資料：（1）AlCl3是共價化合物；Al2O3是離子化合物。（2）Al2O3熔點2050℃。2Al2O3(熔融)4Al+3O2電解↑冰晶石

戴維（英化學家）

戴維（英化學家）莫瓦桑電解制氟儀器裝置圖（1886年）

自從1807年戴維首次使用電解方法制得金屬鉀，之后的研究繼續(xù)用電解法獲得了鈉、鈣、鎂、鋇、鍶、硼、硅、鋁、氟等單質(zhì)。電解為這些元素的發(fā)現(xiàn)立下了汗馬功勞。思考題2真實的景泰藍工業(yè)生產(chǎn)中，黃銅礦用氯化物溶液浸出后的溶液中還含有亞銅離子，請預測亞銅離子在電解得粗銅的過程中發(fā)生了哪些變化。電解池工作原理示意圖分析電解池工作原理的基本步驟電源陽極陰極溶液中離子陰離子陽離子電極反應放電順序已知：黃銅礦經(jīng)氯化物溶液浸出后的溶液中含有一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

等。其中存在平衡：CuCl2

Cu++2Cl---2.1陰極e-Cu++Cu（1）預測一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（2）實驗證據(jù)陰極碳棒上有暗紅色固體析出，陰極附近的溶液中Cu+濃度增大。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（3）再分析陽離子Cu2+Na+H+Cu+放電順序：

Cu2+＞H+＞Na+

查閱資料：放電順序：

Cu+＞

Cu2+

一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（3）再分析

CuCl2-Cu+

+2Cl-放電順序：

Cu+＞Cu2+＞H+＞Na+

陽離子Cu2+Na+H+Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（3）再分析

放電順序：

Cu+＞Cu2+＞H+＞Na+

e-Cu++Cue-Cu2++Cu+陽離子Cu2+Na+H+Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.1陰極（4）小結(jié)粒子考慮全，放電有優(yōu)先，電壓可調(diào)控，實驗證據(jù)現(xiàn)。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2陽極（1）預測2e-↑2Cl-Cl2-H2OH+OH-+通電前：通電時：Cl-

＞OH-放電順序：一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-

CuCl2

Cu+

+2Cl--2.2陽極（2）實驗證據(jù)陽極沒有Cl2逸出，陽極附近溶液中的Cu2+濃度增大。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2陽極（3）再分析：原因2e-2Cl-Cl2↑-假設(shè)1：Cl22Cu++2Cu2++2Cl-假設(shè)2：e-Cu+-Cu2+Cl-未參與反應。一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2

-2.2陽極（4）設(shè)計實驗驗證e-Cu+-Cu2+NaCl溶液實驗：相同電壓下，電解相同Cl-濃度的NaCl溶液?，F(xiàn)象：沒有檢驗到Cl2。結(jié)論：假設(shè)2成立。e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu陽極主反應：陰極主反應：e-Cu2++Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-2.2陽極（5）小結(jié)有還原性的陽離子一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu陽極主反應：陰極主反應：e-Cu2++Cu+一定濃度Cu2+、Na+、H+

、Cu+、Cl-、CuCl2-電解得粗銅的過程中Cu+在兩極反應，會降低Cu的產(chǎn)率。怎么改進一下電解池結(jié)構(gòu)呢？2.3改進電解池結(jié)構(gòu)e-Cu+-Cu2+e-Cu++Cu陽極：陰極：e-Cu2++Cu+電解池總結(jié)

任務1電解得粗銅的原理任務2粗銅電解精煉得精銅任務3電鍍——鍍金1.列舉三個像景泰藍生產(chǎn)工藝中用電解法制備物質(zhì)的

工業(yè)生產(chǎn)實例。2.真實的景泰藍生產(chǎn)工藝中，電解得粗銅過程中Cu+的變化。實驗室探究深度思考電解池總結(jié)

陽極：氧化反應

陰極：還原反應

電能直接轉(zhuǎn)化為化學能

是最強有力的氧化還原手段能量電解方法反應宏觀微觀電解池總結(jié)電解池總結(jié)原電池電解池工作原理示意圖電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）電極隔膜電解電壓電解池研究變量電解時必須控制的主要生產(chǎn)條件直流電源電壓兩電極材料溶液中粒子濃度離子交換膜電解池影響電解產(chǎn)物的因素

內(nèi)因

粒子的氧化性或還原性一般情況下，放電順序為：

陰極：Cu2+＞

H+＞Na+

陽極：金屬（除金、鉑）＞Cl-

＞

OH-Cu+在陰極和陽極都可以反應外因濃度電壓如鍍鋅，粒子的氧化性或還原性隨濃度增大而增強調(diào)控不同氧化性或還原性的粒子是否發(fā)生反應電解池影響電解產(chǎn)物的因素

外因濃度電壓離子交換膜……如鍍鋅，粒子的氧化性或還原性隨濃度增大而增強調(diào)控不同氧化性或還原性的粒子是否發(fā)生反應調(diào)控產(chǎn)物種類、產(chǎn)率等。電解池影響電解產(chǎn)物的因素

電解原理無機物的電解制備電有機合成環(huán)境保護電化學電化學腐蝕與防護素養(yǎng)目標1.復習電解原理及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應用,培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任等核心素養(yǎng)。2.了解電鍍原理,特別是鐵制品上鍍銅的原理。[原理梳理]電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。電鍍時,通常把待鍍的金屬制品一端作陰極,把鍍層金屬一端作陽極,用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。在直流電的作用下,鍍件表面覆蓋上一層均勻、光潔而致密的鍍層。[實驗探究]【微思考】若想在鐵制品上鍍一層銅。(1)如何設(shè)計該電鍍實驗裝置?(2)電鍍開始后,兩電極分別發(fā)生怎樣的電極反應?提示

(1)鐵制品與直流電源的負極相連,金屬銅與直流電源正極相連,用硫酸銅溶液作電鍍液。(2)陽極(銅):Cu-2e-===Cu2+,陰極(鐵制品):Cu2++2e-===Cu。[實驗反思]1.實驗注意事項:電鍍前,鐵制品需要先用砂紙打磨干凈,并放入NaOH溶液中除去油污,用蒸餾水洗凈后,再放入稀鹽酸中除銹。2.【微思考】電鍍前,如果將銅片與直流電源的負極相連,鐵制品與直流電源正極相連,通電后觀察到的現(xiàn)象是什么?陰極和陽極發(fā)生的反應分別是什么?提示

鐵制品溶解,銅片上析出銅。陰極和陽極發(fā)生的反應分別是Cu2++2e-===Cu、Fe-2e-===Fe2+。

隨堂檢測1.若在銅片上鍍銀時,下列敘述正確的是(

)①將銅片接在電源的正極上②將銀片接在電源的正極上③在銅片上發(fā)生的反應是Ag++e-===Ag

④在銀片上發(fā)生的反應是4OH--4e-===O2↑+2H2O

⑤需用硫酸銅溶液為電鍍液⑥需用硝酸銀溶液為電鍍液A.①③⑥ B.②③⑥

C.①④⑤ D.②③④⑥答案

B解析

銅片上鍍銀,銅片作陰極,接電源負極,①錯;銀片作陽極,接電源正極,②正確;銅電極上,Ag+得電子析出Ag,③正確;銀片是陽極,失電子變成Ag+進入電解液,④錯;需用AgNO3作電鍍液,⑥正確,⑤錯。正確的為②③⑥。2.以硫酸銅溶液作電解液,對含有雜質(zhì)Fe、Zn、Ag的粗銅進行電解精煉。下列敘述中正確的是(

)①粗銅與直流電源負極相連②陰極發(fā)生的反應為Cu2++2e-===Cu

③電路中每通過3.01×1023個電子,得到的精銅質(zhì)量為16g

④雜質(zhì)Ag以Ag2SO4的形式沉入電解槽形成“陽極泥”A.②③

B.②④

C.③④

D.①③答案

A解析

電解精煉銅時,粗銅作陽極,純銅在陰極析出,單質(zhì)銀不放電,形成陽極泥,不生成Ag2SO4。綜合上述分析可知A項正確。3.下列關(guān)于電解精煉銅與電鍍的說法正確的是(

)A.電解精煉銅時,將電能轉(zhuǎn)化為化學能,電路中每通過2mole-,陽極就會溶解64g銅B.電解精煉銅時,陽極為粗銅,陰極為精銅,電解過程中電解質(zhì)溶液不需要更換C.在鐵制器皿上鍍鋁,熔融氧化鋁為電解質(zhì),鐵制器皿為陰極,鋁棒為陽極D.電鍍過程中電鍍液需要不斷更換答案

C解析

電解精煉銅時,陽極為粗銅,比銅活潑的金屬先放電,電路中每通過

2

mol

e-,陽極溶解的銅的質(zhì)量不一定為64

g,A項錯誤。電解精煉銅時,比銅活潑的金屬在陽極也會失去電子,而陰極上銅離子得到電子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì),溶液中的銅離子濃度減小,因此在電解精煉過程中,需要更換電解質(zhì)溶液,B項錯誤。電鍍過程的實質(zhì)是在電能的作用下,將陽極上的金屬轉(zhuǎn)移到陰極上,因此電鍍液不需要更換,D項錯誤。4.(2020山東濟南高二月考)電解工作原理的實際應用非常廣泛。(1)請畫出銅片鍍銀的簡易裝置設(shè)計圖。(實驗可選用品:銅片,銀片,石墨棒,硫酸銅溶液,硝酸銀溶液,導線,電源,燒杯)(2)工業(yè)上為了處理含有

的酸性工業(yè)廢水,采用下面的處理方法:往工業(yè)廢水中加入適量NaCl,以鐵為電極進行電解,經(jīng)過一段時間,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,工業(yè)廢水中鉻元素的含量可低于排放標準。關(guān)于上述方法,下列說法錯誤的是

(填字母)。

A.陽極反應:Fe-2e-===Fe2+B.陰極反應:2H++2e-===H2↑C.在電解過程中工業(yè)廢水的pH不斷增大D.可以將鐵電極改為石墨電極(3)某同學設(shè)計了如圖裝置進行以下電化學實驗。

①當開關(guān)K與a連接時,兩極均有氣泡產(chǎn)生,則陰極為

電極。

②一段時間后,使開關(guān)K與a斷開,與b連接時,虛線框內(nèi)的裝置可稱為

。請寫出此時Cu電極上的電極反應:

。

(4)1L某溶液中含有的溶質(zhì)的離子如下表:用惰性電極電解該溶液,當電路中有3mole-通過時(忽略電解時溶液體積變化及電極產(chǎn)物可能存在的溶解現(xiàn)象),下列說法正確的是

(填字母)。

A.電解后溶液呈酸性 B.a=3C.陽極生成1.5molCl2 D.陰極析出的金屬是銅與鋁離子Cu2+Al3+Cl-

11a1答案

(1)(2)D

(3)①銅②原電池H2-2e-+2OH-===2H2O

(4)A解析

(1