魯科化學(xué)反應(yīng)原理 1.2《電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能-電解》第2課時學(xué)案

1、第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解第二課時 電解的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用1、電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣 【實驗】在U形管里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用一根碳棒作陽極，一根鐵棒作陰極（如圖）。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近。接通直流電源后，注意觀察管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化。現(xiàn)象：電極反應(yīng)：陽極： 陰極：電解食鹽水的總反應(yīng)為：工業(yè)上利用這一反應(yīng)原理，制取NaOH、Cl2和H2。注意 在上面的電解飽和食鹽水的實驗中，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

2、行。2、銅的電解精煉： 如右圖為電解法精煉銅的裝置，其中陽極為 ，陰極為 ，電解質(zhì)溶液為 溶液，粗銅中含F(xiàn)e、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量雜質(zhì)金屬。陽極發(fā)生的主要反應(yīng)為： 。（雜質(zhì)Fe、Zn、Ni也發(fā)生電極反應(yīng)：FeFe22e。ZnZn22e，NiNi22e。由于Pt、Ag、Au的金屬性比Cu弱且量又少，這三種金屬不反應(yīng)，以單質(zhì)的形式沉積在底部，得到陽極泥）。陰極的反應(yīng)為 。（由于Fe2、Zn2、Ni2得電子能力比 Cu2弱且量又少，故Fe2、Zn2、Ni2不反應(yīng)，以離子的形式留在溶液中，經(jīng)過上述反應(yīng)，粗銅中的雜質(zhì)被除去，變成了精銅，能滿足作為導(dǎo)線的要求，這就是銅的精煉）。3、電鍍【活動

3、·探究】根據(jù)電解原理和銅的精煉的操作，利用如下材料：鐵制品、銅片、CuSO4溶液、導(dǎo)線、直流電源，試設(shè)計一個實驗，在鐵釘表面鍍上一層銅。思路：銅的精煉中，粗銅為陽極，Cu失電子變成以Cu2，溶液中的Cu2在陰極得電子，生成Cu單質(zhì)，即在陰極上析出了銅。故要在鐵制品表面鍍銅，可讓 做陽極， 為陰極， 溶液為電解質(zhì)溶液，設(shè)計成如下圖所示的裝置?，F(xiàn)象：電極反應(yīng)：2 / 9陽極： 陰極：該過程就是電鍍。(1)電鍍：。(2)構(gòu)成要素：電極：電鍍?nèi)芤海骸镜淅馕觥坷?、如下圖裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，a極附近溶液呈紅色。(1)試分析電源的正負極、CuSO4溶液的pH變化及CuS

4、O4溶液中各離子濃度的變化情況。 （2）其中B裝置為何要用U形管？（3）若電源輸出電子0.5mol，求A中析出銅多少克，B中產(chǎn)生氣體多少升。解析：此題是典型的電解裝置，根據(jù)現(xiàn)象不難推斷，a、b為惰性電極，a附近溶液紅色，即a附近溶液堿性，析出H2，發(fā)生還原反應(yīng)，是陰極，故電源X是負極，Y是正極。在A裝置中，鉑極是陰極，銅極是陽極，陽極是Cu，活性電極本身放電，陰極是Cu2放電，即陽極：Cu2eCu2(氧化反應(yīng))，陰極：Cu22eCu（還原反應(yīng)），故A裝置是典型的電鍍裝置，pH無變化，各離子濃度也無變化。B用U形管是為了讓H2和Cl2分開，防止爆炸，電解方程式：2NaCl2H2O根據(jù)電子守恒，故

5、在A裝置中轉(zhuǎn)移電子數(shù)也為0.5mol，故析出Cu為0.25mol，質(zhì)量為：0.25mol×64g/mol=16g ，在B中轉(zhuǎn)移電子數(shù)也為0.5mol, 產(chǎn)生氣體為：L/mol=11.2L答案：(1)X是負極， Y是正極。pH無變化，各離子濃度也無變化。(2)防止H2、Cl2接觸爆炸。(3)16g、11.2L。例2、請用下圖所示儀器裝置設(shè)計一個包括：電解飽和食鹽水并測定電解時產(chǎn)生的氫氣的體積和檢驗氯氣的氧化性的實驗裝置。(1)所選儀器連接時，各接口的順序是（填各接口的代號字母）：A接、接；B 接、接 。(2)實驗時，裝置中的石墨電極接電源的極，所發(fā)生的反應(yīng)為；鐵電極接電源的極，所發(fā)生的

6、反應(yīng)為；此電解總反應(yīng)方程式為。(3)實驗測得產(chǎn)生的氫氣體積（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）為5.60mL，電解后溶液的體積恰好為50.0mL，則溶液的pH 值為。解析：本題考查按實驗要求設(shè)計組裝合理實驗裝置的能力，并根據(jù)制得的H2的體積，計算電解后溶液的pH值。根據(jù)電解飽和食鹽水陽極所發(fā)生的反應(yīng)式：2Cl2eCl2，為防止電極被腐蝕，實驗中一般選用石墨作陽極。陰極發(fā)生的是水電離出的H離子被還原，2H2eH2，從而破壞水的電離平衡，在陰極區(qū)域里形成氫氧化鈉，顯堿性，陰極通常使用鐵電極。電解的總是反應(yīng)方程式為：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。原題U型管反應(yīng)器中的兩個電極未限定哪個是陽極或陰極，可任意選

7、用。而反應(yīng)器兩邊連接哪些儀器及其連接順序，取決于A、B為哪種電極以及電極產(chǎn)物和實驗要求。設(shè)A上電極為鐵質(zhì)陰極、B上電極為石墨陽極，則反應(yīng)器兩邊所選用的各儀器接口連接順序為：A接貯氣瓶的G端，把水?dāng)D入量筒，用量筒測量出的水量，以測定產(chǎn)生的H2體積。B接洗氣瓶的D端，生成的Cl2氧化洗氣瓶里的淀粉KI溶液，以證明其氧化性，多余的Cl2通入燒杯里的C導(dǎo)管，借助氫氧化鈉吸收Cl2，防止污染大氣。已知電解產(chǎn)生H25.6mL，相當(dāng)于2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl22mol1mol x0.00025molx2×0.00025mol0.0005molc(OH)pOH=2pH14212。答案：

8、(1)A接G、F接H；B接D、E接C。(2)正極，2Cl2eCl2；負極，2H 2eH2；2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(3)pH=12. 【隨堂演練】1、用鉑作電極電解一定濃度下的下列物質(zhì)水溶液，電解結(jié)束后，向剩余電解質(zhì)溶液中加入適量水。能使溶液和電解前相同的是（ ） A、AgNO3 B、H2SO4 C、NaOHD、NaCl2、用石墨作作電極，電解1mol·L1下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變（）A、HClB、NaOHC、Na2SO4 D、NaCl3、將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯(lián) , 在一定條件下通電一段時間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為(

9、) A、123B、321C、631D、6324、用惰性電極解下列溶液，一段時間后，再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(中括號內(nèi))，溶液能與原來溶液完全一樣的是( )A、CuCl2CuSO4 B、NaOHNaOHC、NaClHCl D、CuSO4Cu(OH)2 5、實驗室用鉛蓄電池作電源 電解飽和食鹽水制取氯氣，已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應(yīng)：負極：PbSO42PbSO42e正極：PbO24HSO422ePbSO4H2O今若制取0.050molCl2，這時電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是( ) A、0.025molB、0.050mol C、0.10mol D、0.20mol6、燒杯中盛放濃度均為0

10、.10mol/L 的氯化鈉和硝酸銅的混合液?，F(xiàn)將該溶液以惰性電極進行電解，當(dāng)Cu2全部在陰極上轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘巽~時，整個溶液（搖勻）的pH值為（）A、7.00 B、1.00C、0.70 D、1.307、在水中加入等物質(zhì)的量的 Ag、Pb2、Na、SO42、NO3、Cl。該溶液放在用惰性材料做電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的質(zhì)量為( )A、35.510.8B、16207C、81 D、10835.5【能力提升】8、用石墨作電極電解100mLH2SO4和CuSO4的混合液，通電一段時間后，兩極均收集到2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則原混合液中Cu2的物質(zhì)的量濃度為( )A、1mol·

11、;L1B、2mol·L1 C、3mol·L1D、4mol·L1 9、用石墨電極在一定溫度下電解K2SO4飽和溶液mg，當(dāng)陰極產(chǎn)生amol氣體時，從溶液中析出ng無水晶體，則剩余溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是( )10、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，為使C12被完全吸收制得有較強殺毒能力的消毒液，設(shè)計了如右圖所示的裝置，則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是( )A、a為正極,b為負極；NaClO和NaCl B、a為負極,b為正極；NaClO和NaCl C、a為陽極,b為陰極；HClO和NaCl D、a為陰極,b為陽極

12、；HClO和NaCl11、能夠使反應(yīng)Cu 2H2O = Cu(OH)2 H2發(fā)生的是 A、銅片作原電池的負極，碳棒作原電池的正極,氯化鈉作電解質(zhì)榮膺B、銅鋅合金在潮濕的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕C、用銅片作陰陽電極，電解硫酸鈉溶液D、用銅片作陰、陽電極，電解硫酸銅溶液12、實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣,已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應(yīng): 今若制得Cl20.050 mol，這時電池內(nèi)消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是A、 0.025mol B、0.050 mol C、0.10 mol D、)0.20 mol 13、氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池

13、的總反應(yīng)式是 (1/2)H2 + NiO(OH) Ni)(OH)2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是 A.電池放電時，電池負極周圍溶液的OH不斷增大 B.電池放電時，鎳元素被氧化C.電池充電時。氫元素被還原 D.電池放電時，H2是負極14、用石墨電極電解某酸、或某堿或某鹽的溶液時，在相同條件下，陰陽兩極收集到的氣體體積比為2 ：1，則下列結(jié)論正確的是A、陰極一定是H2，陽極一定O2 B、電解后溶液的pH一定變大C、電解后溶液的pH一定不變 D、電極后溶液的濃度一定變大15、將含有 和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性電極電解一段時間后，在一個電極上析出0.3 mol Cu，此時在

14、另一電極上放出氣體的體積約為（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（ ）A5.6 L B6.72 L C2.8 L D13.44 L16、下圖是兩種溶液進行電解的裝置。電極A是由金屬M制成的，M的硝酸鹽的化學(xué)式為M(NO3)2，B，C，D都是鉑電極，P，Q是電池的兩極，電路接通后，電極B上金屬M沉淀出來：電極反應(yīng)為_，同時電極C產(chǎn)生_，電極反應(yīng)為_，電極D產(chǎn)生_，電極反應(yīng)為_。（1）電池中P是_極，Q是_極。（2）A極上電極反應(yīng)為_。（3）當(dāng)電路中通過2.408×1022個電子時，B極上沉淀出1.27gM，則M的計算式為_。（4）如果將電池的正負極交換，接入原電路通過1.204×1022個電子時，看到B極