人教版選修4 第4章第3節(jié) 電解池（第2課時） 課件（41張） (1).ppt

第2課時電解原理的應(yīng)用 任務(wù)一 認真閱讀教材第80頁到第81頁的內(nèi)容 思考回答下列問題 自主學(xué)習(xí)電解飽和食鹽水制備燒堿 氯氣和氫氣 1 什么是氯堿工業(yè) 提示習(xí)慣上 把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè) 2 食鹽水溶液中含有哪些離子 陰離子失電子的難易順序和陽離子得電子的難易順序如何 寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式 提示在食鹽溶液中 存在著na cl h oh 四種離子 通電時 在陽極 cl 比oh 容易失去電子 氧化生成氯氣 在陰極 h 比na 容易得到電子 還原生成氫氣 閱讀思考 自主檢測 閱讀思考 自主檢測 任務(wù)二 認真閱讀教材第81頁的內(nèi)容 思考回答下列問題 自主學(xué)習(xí)電鍍 1 什么是電鍍 電鍍的目的是什么 鍍層金屬一般具有什么特點 提示電鍍是應(yīng)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方法 電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力 增加美觀和表面硬度 鍍層金屬通常是一些在空氣或溶液里不易發(fā)生變化的金屬 如鉻 鎳 銀 和合金 如黃銅 閱讀思考 自主檢測 2 電鍍時 如何設(shè)計陰極 陽極和電解液 提示電鍍時 通常把待鍍的金屬制品作陰極 把鍍層金屬作陽極 用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液 3 如何用電鍍的方法電解精煉粗銅 提示電解時 用純銅板作陰極 粗銅板作陽極 用cuso4溶液作電解液 當通以直流電時 作為陽極的粗銅逐漸溶解 純銅在陰極上析出 粗銅中的多數(shù)雜質(zhì)沉積在電解槽的底部 閱讀思考 自主檢測 任務(wù)三 認真閱讀教材第81頁到第82頁的內(nèi)容 思考回答下列問題 自主學(xué)習(xí)電冶金 1 什么是金屬冶煉 提示金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子 從它們的化合物中還原出來 mn ne m 2 常常用電解法冶煉哪些金屬 提示常常用電解法冶煉鈉 鈣 鎂 鋁等活潑金屬 3 利用電解法制備金屬鈉時 電解液是什么 陰極 陽極的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式分別是什么 閱讀思考 自主檢測 1 欲在金屬表面鍍銀 應(yīng)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 ag和agcl溶液b ag和agno3溶液c fe和agno3溶液d pt和ag2so4溶液答案 b2 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較低答案 b 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 探究問題實驗?zāi)康?模擬電解原理的應(yīng)用 實驗裝置 如右圖所示 1 若用如圖所示裝置 模擬氯堿工業(yè) 則電解質(zhì)溶液c 電極a 電極b的電極材料分別是什么 電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式分別是什么 用這種裝置進行氯堿工業(yè)生產(chǎn)有什么缺點 如何改進 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 若用如圖所示裝置 模擬鐵制品上鍍銅 則電解質(zhì)溶液c 電極a 電極b的電極材料分別是什么 電極反應(yīng)式分別是什么 電鍍過程中電解質(zhì)溶液的濃度如何變化 提示若用如圖所示裝置 模擬鐵制品上鍍銅 則電極a是cu 電極b是鐵制品 電解質(zhì)溶液是cuso4溶液 電鍍過程中電解質(zhì)溶液的濃度不變 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 3 若用如圖所示裝置 模擬電解精煉粗銅 含zn fe ag等雜質(zhì) 則電解質(zhì)溶液c 電極a 電極b的電極材料分別是什么 電極反應(yīng)式分別是什么 電鍍過程中電解質(zhì)溶液中cu2 的濃度如何變化 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 知識點撥一 電解飽和食鹽水 氯堿工業(yè)1 原理 1 電極反應(yīng)式 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 氯堿工業(yè)的電解槽由陽極 金屬鈦網(wǎng) 陰極 碳鋼網(wǎng) 離子交換膜 電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成 每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成 如圖表示一個單元槽的示意圖 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 二 電鍍與電解精煉的比較 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向一氯堿工業(yè)原理的應(yīng)用 例題1 如圖是工業(yè)電解飽和食鹽水的裝置示意圖 下列有關(guān)說法不正確的是 a 裝置中的離子交換膜只允許陽離子通過 不允許陰離子通過b 裝置中出口 處的物質(zhì)是氫氣 出口 處的物質(zhì)是氯氣c 除去雜質(zhì)后的naoh溶液從出口b處導(dǎo)出d 轉(zhuǎn)移0 8mol電子時產(chǎn)生h28 96l 標準狀況下 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 陽離子交換膜只允許陽離子通過 a正確 處是陽極 發(fā)生 b錯誤 處h 放電后生成oh na 通過離子交換膜從左室進入右室 所以除去雜質(zhì)后的naoh溶液從b口導(dǎo)出 c正確 生成1molh2轉(zhuǎn)移2mol電子 轉(zhuǎn)移0 8mol電子時生成0 4molh2 標準狀況下為8 96l d正確 答案 b規(guī)律方法點撥電解飽和食鹽水時 電解產(chǎn)物之間能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 如naoh溶液和cl2能反應(yīng)生成naclo h2和cl2混合遇火能發(fā)生爆炸 在工業(yè)生產(chǎn)中 為避免這幾種產(chǎn)物混合 需要使反應(yīng)在特殊的電解槽中進行 工業(yè)上在陰極區(qū)和陽極區(qū)之間設(shè)置一個離子交換膜 阻止oh 向陽極區(qū)移動 使氯氣與氫氧化鈉不能發(fā)生反應(yīng) 從而制得燒堿 氯氣和氫氣 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗1關(guān)于電解nacl水溶液 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 溶液呈現(xiàn)紫色c 若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液 溶液呈現(xiàn)無色d 電解一段時間后 將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中 充分攪拌后溶液呈現(xiàn)中性解析 電解nacl溶液 陰極生成h2和naoh 陽極生成cl2 答案 b 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向二電鍍原理的應(yīng)用 例題2 某同學(xué)欲在銅鑰匙上鍍鋅 有關(guān)說法正確的是 a 用銅鑰匙做陽極 碳棒做陰極 cuso4溶液做電解質(zhì)溶液b zn與銅鑰匙用導(dǎo)線相連插入znso4溶液中c zn做陽極 銅鑰匙做陰極 znso4溶液做電鍍液電解d 在電鍍過程中溶液中的zn2 濃度減小 cu2 濃度增大解析 鋅為鍍層金屬 需做陽極 銅為鍍件 需做陰極 含有鍍層金屬離子的溶液做電解液 答案 c 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 規(guī)律方法點撥 1 電鍍的特點 陽極材料是活性電極 金屬活動性順序ag以前 即除au pt 陽極材料失電子 電極被溶解 溶液中的陰離子不能失電子 一多 一少 一多 指陰極上有鍍層金屬沉積 一少 指陽極上有鍍層金屬溶解 2 電鍍過程中電鍍液濃度的變化情況 若電鍍池的陽極為鍍層金屬 則陽極溶解產(chǎn)生的離子的物質(zhì)的量等于溶液中的離子在陰極得電子析出的物質(zhì)的量 此時 電鍍液的濃度保持不變 電鍍過程中 需要經(jīng)常更換陽極材料 若電鍍池的陽極為惰性電極 則陽極不溶解 但溶液中的離子在陰極得電子析出 此時 電鍍液的濃度不斷減小 電鍍過程中 需要經(jīng)常更換電鍍液 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗2在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層 以下方案設(shè)計正確的是 a 鋅做陽極 鍍件做陰極 溶液中含有鋅離子b 鉑做陰極 鍍件做陽極 溶液中含有鋅離子c 鐵做陽極 鍍件做陰極 溶液中含有亞鐵離子d 鋅做陰極 鍍件做陽極 溶液中含有亞鐵離子解析 電鍍原理是鍍層金屬做陽極 鍍件做陰極 含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液做電鍍液 答案 a 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向三電解精煉原理的應(yīng)用 例題3 以硫酸銅溶液做電解液 對含有雜質(zhì)fe zn ag的粗銅進行電解精煉 下列敘述正確的是 粗銅與直流電源負極相連 陰極發(fā)生的反應(yīng)為cu2 2e cu 電路中每通過3 01 1023個電子 得到的精銅質(zhì)量為16g 雜質(zhì)ag以ag2so4的形式沉入電解槽形成陽極泥a b c d 解析 粗銅做陽極 與電源正極相連 雜質(zhì)ag以單質(zhì)的形式形成陽極泥 答案 d 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 規(guī)律方法點撥 1 電解精煉過程 電解精煉粗銅時 用含雜質(zhì)的銅做陽極 精銅做陰極 反應(yīng)過程中陽極上首先是比cu活潑的金屬失去電子成為離子 進入溶液 在陰極只有cu2 得電子成為單質(zhì) 然后是cu失去電子成為離子 進入溶液 在陰極仍然只有cu2 得電子成為單質(zhì) 當金屬銅放電完畢 活潑性比cu差的金屬掉落形成陽極泥 此時電路斷路 電解結(jié)束 其他較活潑的金屬對應(yīng)的離子不能得電子 2 電解精煉過程中 溶液中cu2 濃度的變化情況 陽極上比cu活潑的金屬放電時 溶液中的cu2 在陰極上放電 濃度不斷減小 然后當cu放電時 生成一個銅離子進入溶液的同時 溶液中的一個銅離子得電子變成銅單質(zhì)析出 溶液中的cu2 濃度保持不變 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗3以cuso4溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅 含al zn ag pt au等雜質(zhì) 的電解精煉 下列說法正確的是 a 溶液中cu2 濃度保持不變b 粗銅接電源正極 發(fā)生還原反應(yīng)c 溶液中cu2 向陽極移動d 利用陽極泥可回收ag pt au等金屬解析 電解精煉銅時利用了電解原理 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 也有少量轉(zhuǎn)化為熱能 電解精煉時粗銅做陽極 發(fā)生氧化反應(yīng) 精銅做陰極 發(fā)生還原反應(yīng) 電解時 溶液中的陽離子向陰極移動 在陰極上得電子 粗銅中的不活潑金屬不能失電子 以陽極泥的形式沉積在陽極附近 答案 d 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 考向四電化學(xué)的相關(guān)計算 例題4 如圖所示 若電解5min時 測得銅電極的質(zhì)量增加2 16g 試回答 1 電源中x極是 填 正 或 負 極 2 通電5min時 b中共收集到224ml 標準狀況下 氣體 溶液體積為200ml 電解前后溶液的體積變化忽略不計 則通電前c cuso4 3 若a中kcl溶液的體積也是200ml 則電解后溶液的ph為 kw 1 0 10 14 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 1 銅極增重 說明銀在銅極上析出 則銅極為陰極 x為負極 2 c中銅極增重2 16g 即析出0 02molag 線路中通過0 02mol電子 由4e o2 可知b中產(chǎn)生的o2只有0 005mol 即112ml 但b中共收集到224ml氣體 說明還有112ml氣體是h2 即cu2 全部在陰極放電后 h 接著放電產(chǎn)生了112mlh2 則通過0 01mol電子時 cu2 已完全被還原 由2e cu 可知n cu2 0 005mol 則c cuso4 0 025mol l 1 3 由4e 4oh 知 a中生成0 02moloh 則c oh 0 1mol l 1 c h mol l 1 1 0 10 13mol l 1 ph 13 答案 1 負 2 0 025mol l 1 3 13 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 規(guī)律方法點撥電化學(xué)的有關(guān)計算 1 計算的原則 陽極還原劑失去的電子數(shù) 陰極氧化劑得到的電子數(shù) 串聯(lián)電路中通過各電極的電子總數(shù)相等 電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等 2 計算的方法 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 3 注意幾個等量關(guān)系式 當電流通過一個或多個串聯(lián)的電解池時 它們皆處于同一閉合電路中 所以同一時間內(nèi)通過的電子的物質(zhì)的量相等 常見電化學(xué)計算的對應(yīng)關(guān)系 如電解中析出氣體時 在同溫 同壓下析出各氣體物質(zhì)的量之比為n h2 n cl2 n o2 1 1 0 5 總之 電解混合溶液時要注意電解的階段性 電極反應(yīng)式和總電池反應(yīng)式 電解產(chǎn)物與轉(zhuǎn)移電子數(shù)之間的關(guān)系式是電化學(xué)計算的主要依據(jù) 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 成功體驗4有一電解裝置如圖所示 圖中b裝置中盛有1l2mol l 1na2so4溶液 a裝置中盛有1l2mol l 1agno3溶液 通電后 濕潤的淀粉ki試紙的c端變藍色 電解一段時間后 試完成下列問題 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 1 a中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 2 在b中觀察到的現(xiàn)象是 3 室溫下 從電解開始到時間為t時 a b裝置中共收集到氣體0 168l 標準狀況下 若電解過程中無其他副反應(yīng)發(fā)生 且溶液體積變化忽略不計 則在t時 a中溶液的ph為 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生 銅電極周圍溶液變成藍色 一段時間后u形管下部有藍色沉淀產(chǎn)生 3 2 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 1 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 電解時以精銅作陽極b 電解時陰極發(fā)生氧化反應(yīng)d 電解后 電解槽底部會形成含少量ag pt等金屬的陽極泥解析 電解時粗銅作陽極 與電源正極相連 失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 精銅作陰極 與電源負極相連 得電子發(fā)生還原反應(yīng) a b c錯誤 因為在金屬活動性順序中 ag pt排在cu的后面 所以電解時 ag pt不會失電子 d正確 答案 d 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 2 在25 時 將兩個鉑電極插入一定量的硫酸鈉飽和溶液中進行電解 通電一段時間后 在陽極逸出amol氣體 同時有wgna2so4 10h2o晶體析出 若溫度不變 此時剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 解析 用惰性電極電解飽和硫酸鈉溶液相當于電解水 2h2o2h2 o2 陽極產(chǎn)生氧氣 當陽極析出氧氣amol時 消耗水2amol 當飽和溶液減少2amol水即36ag水時 有晶體析出 留下溶液仍為飽和溶液 即將wgna2so4 10h2o晶體加入到36ag水中所得溶液仍為飽和溶液 該溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為答案 c 重點難點探究 重要考向探究 隨堂檢測 3 如圖所示 通電5min后 第 極增重2 16g 此時cuso4恰好電解完 設(shè)a池中原混合溶液的體積為200ml 1 電源f為極 第 極為極 b池為池 2 a池中第 極上的電極反應(yīng)式為 3 通電前a池中原