1、電解原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.熟知電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅、電冶金的原理，會(huì)寫其電極反應(yīng)式及化學(xué)方程式。2.掌握電解的有關(guān)計(jì)算。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)：電解方程式的書寫及電解的計(jì)算自主學(xué)習(xí)【知識(shí)回顧】1用惰性電極電解氯化鉀溶液，陰極反應(yīng)式是2H2e=H2，陽極反應(yīng)式是2Cl2e=Cl2，電解的化學(xué)方程式是2KCl2H2O2KOHH2Cl2。電解后溶液的pH變化是增大；欲使電解后的溶液復(fù)原，需加入的物質(zhì)是HCl氣體。2在硫酸銅溶液中，插入兩個(gè)電極進(jìn)行電解。(1)若兩極均為Pt電極，則陽極反應(yīng)式是4OH4e=2H2OO2，陰極反應(yīng)式是2Cu24e=2Cu，電解的化學(xué)方程式是2CuSO42H2O2CuO2

2、2H2SO4。(2)若兩極均為銅片，則陽極反應(yīng)式是Cu2e=Cu2，陰極反應(yīng)式是Cu22e=Cu，電解過程中溶液的濃度變化是不變。(3)若陽極為鋅片，陰極為銅片，則陽極反應(yīng)式是Zn2e=Zn2，電解過程中兩極的變化是陽極鋅片不斷溶解，陰極銅片質(zhì)量不斷增加。【自主探究】探究點(diǎn)一電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水(1)通電前，氯化鈉溶液中含有的離子：Na、Cl、H、OH。通電時(shí)Na、H移向陰極，H放電，Cl、OH移向陽極，Cl放電。電極反應(yīng)式為陽極：2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))陰極：2H2e=H2(還原反應(yīng))因H放電，導(dǎo)致水的電離平衡H2OHOH向右移動(dòng)，致使生成NaOH。(2)電解的總反應(yīng)式化學(xué)方

3、程式：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH；離子方程式：2Cl2H2OH2Cl22OH；工業(yè)上習(xí)慣把電解飽和食鹽水叫做氯堿工業(yè)。2電解精煉銅(1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽極，用純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。(2)電極反應(yīng)式：陽極為Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等，陰極為Cu22e=Cu。(3)電解精煉銅的原理是粗銅中比銅活潑的金屬Zn、Fe等失去電子，產(chǎn)生的陽離子殘留在溶液中，不比銅活潑的金屬Ag、Au等以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解池的底部，形成陽極泥，粗銅中的銅遷移到純銅上。3電鍍(1)根據(jù)圖

4、，回答下列問題：電極反應(yīng)式陽極：Cu2e=Cu2；陰極：Cu22e=Cu?？捎^察到的現(xiàn)象是鐵件表面鍍上一層紅色的銅，銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。(2)電鍍電鍍是應(yīng)用電解原理，在金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍池的構(gòu)成：一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽極；待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相連，作陰極。歸納總結(jié)(1)氯堿工業(yè)：用電解飽和氯化鈉溶液的方法來制取NaOH、Cl2、H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品。(2)電鍍特點(diǎn)是陽極本身參與電極反應(yīng)，電鍍過程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。(3)電解精煉

5、中，比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)溶解，而不比需要精煉的金屬活潑的雜質(zhì)會(huì)沉積(如精煉鎳時(shí)Cu也會(huì)沉積)?；顚W(xué)活用1關(guān)于電解氯化鈉水溶液(鐵作陰極、石墨作陽極)，下列敘述正確的是()A若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色B若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黃色C電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉D電解一段時(shí)間后，將全部電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行浴敬鸢浮緽【解析】電解食鹽水時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2總反應(yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2對照分析選項(xiàng)，C錯(cuò)誤；陽極附近的溶液中會(huì)溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應(yīng)：Cl22

6、I=I22Cl，溶液呈棕黃色，B正確；陰極附近產(chǎn)生大量的OH，滴加酚酞后附近溶液變紅色，A錯(cuò)誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯(cuò)誤。2在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計(jì)正確的是()A鋅作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有鋅離子B鉑作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有鋅離子C鐵作陽極，鍍件作陰極，溶液中含有亞鐵離子D鋅作陰極，鍍件作陽極，溶液中含有亞鐵離子【答案】A【解析】本題考查的是電鍍的原理。電鍍原理是鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。探究點(diǎn)二電解的有關(guān)計(jì)算1將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解。(1)當(dāng)有1.0103 mol的OH放電時(shí)，溶液顯淺

7、藍(lán)色，則在陰極上析出銅的質(zhì)量是_。(2)若溶液的體積為1 L，忽略溶液體積變化，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出5.6 mL O2時(shí)，溶液的pH是_?！敬鸢浮?1)0.032 g(2)3【解析】 (1)用惰性電極電解CuSO4溶液時(shí)，電極反應(yīng)為陰極：2Cu24e=2Cu，陽極：4OH4e=O22H2O。當(dāng)有1.0103 mol的OH放電時(shí)，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2為5.6 mL，此時(shí)轉(zhuǎn)移電子為1.0103 mol，則在陰極上析出Cu：32103 g。(2)陽極：4OH4e=2H2OO24 mol 1 moln n1.0103 mol，消耗1.0103 mol OH，生成1.0103 mol H則H1.0103 m

8、olL1pHlgHlg(1.0103)3。2用惰性電極電解0.1 L M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重a g時(shí)，在陽極上同時(shí)產(chǎn)生b L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O2，從而可知M的相對原子質(zhì)量是_，溶液的pH是_(均用含有a、b、x的代數(shù)式表示)?！敬鸢浮?lg【解析】由于陰、陽兩極轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相同，則有x4，或由關(guān)系式xO24M得x4，均可解出M gmol1。又由O24H可知：H4 mol0.1 Lb molL1，則pHlg。歸納總結(jié)有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法：(1)得失電子

9、守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、通過陰、陽兩極的電量相同等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。(3)關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式?；顚W(xué)活用3把兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解質(zhì)溶液的pH從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒有氫氣析出，且電解質(zhì)溶液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上應(yīng)析出銀的質(zhì)量是()A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg【答案】B【解析】由電子得失守恒知，eOHHAg，所以n(Ag)n(H

10、)。AgNO3溶液電解后產(chǎn)生酸，產(chǎn)生的H的物質(zhì)的量可由pH差來計(jì)算：pH從6.0變?yōu)?.0，即H103 molL1，所以n(Ag)n(H)103 molL10.5 L5104 mol，m(Ag)n(Ag)M5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。4在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極進(jìn)行電解，兩極上均收集到2.24 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則原混合液中，Cu2的物質(zhì)的量濃度為()A1 molL1 B2 molL1C3 molL1 D4 molL1【答案】A【解析】分析電解H2SO4、CuSO4的混合液時(shí)陰、陽兩極的電極反應(yīng)可知，兩極產(chǎn)生的氣體分別為H

11、2、O2各0.1 mol，O2是由OH失去0.4 mol電子而得到，H2是由H得到0.2 mol電子而生成。由電子得失守恒知，還有0.2 mol電子是Cu2得到的，故Cu2的物質(zhì)的量是0.1 mol，則Cu2的物質(zhì)的量濃度為1 molL1?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)】【自我檢測】1下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)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(wǎng)作陰極D在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極【答案】A【解析】電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極發(fā)生還原反應(yīng)。電解熔融的Al2O3制Al時(shí)，若用Fe作陽極，會(huì)發(fā)生反應(yīng)Fe2e=Fe2，F(xiàn)e2移動(dòng)到陰極上發(fā)生反

12、應(yīng)Fe22e=Fe，使得到的Al不純。2某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液。通電時(shí)， 為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()Aa為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaClBa為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaClCa為陽極，b為陰極；HClO和NaClDa為陰極，b為陽極；HClO和NaCl【答案】B【解析】有關(guān)反應(yīng)有2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，因陽極生成Cl2，陰極生成NaOH，為使二者充分作用，Cl2應(yīng)在下端產(chǎn)生，從而推知電

13、源b為正極，a為負(fù)極，消毒液的主要成分是NaCl、NaClO。3利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是()A電解時(shí)以精銅作陽極B電解時(shí)陽極發(fā)生還原反應(yīng)C精銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)式是Cu2e=Cu2D電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥【答案】D【解析】電解法精煉金屬銅時(shí)，粗銅作陽極，失去電子逐漸溶解，Cu2得到電子后析出，附著在陰極上，故精銅作陰極；在電解池中，陰極接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，陽極接電源的正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A、B、C錯(cuò)誤；越活潑的金屬越易失去電子，故比銅活潑的Fe、Zn先失去電子，變成Fe2、Zn2進(jìn)入溶液，然后是銅失

14、去電子，變成Cu2進(jìn)入溶液，因Ag、Pt等金屬不如銅活潑，故在銅溶解后便沉淀在陽極底部成為陽極泥，D正確。4如圖所示的A、B兩個(gè)電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05 molL1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 molL1的AgNO3溶液，進(jìn)行電解。a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是()A2241 B1121C2111 D2121【答案】A【解析】由電解規(guī)律可知：a、c為陰極，b、d為陽極。a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d 極上析出O2。由電子守恒可得出：2eCuCl22AgO2，所以a、b、c、d四個(gè)電極上所析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1122241。5右圖是電解氯化鈉溶液(含酚酞)的裝置。有毒氣體收集的裝置省略沒有畫出，兩電極均是惰性電極。(1)a電極的名稱_。(2)電解過程中觀察到的現(xiàn)象_。(3)確定N出口的氣體最簡單的方法是_。(4)電解總反應(yīng)的離子方程式為_。(5)若將b電極換成鐵作電極，寫出在電解過程中U形管底部出現(xiàn)的現(xiàn)象_?！敬鸢浮?1)陰極(2)兩極均有氣泡產(chǎn)生；a極區(qū)溶液變成紅色；b極液面上氣體變?yōu)辄S綠色；b極區(qū)溶液變?yōu)闇\黃綠色(3)用