《第2課時電解精煉銅電鍍》(魯科版選修4)

1、第第2課時電解精煉銅電鍍課時電解精煉銅電鍍 1了解電解精煉銅和電鍍的原理。了解電解精煉銅和電鍍的原理。2會設(shè)計簡單的電鍍池。會設(shè)計簡單的電鍍池。3掌握活性電極的電解原理。掌握活性電極的電解原理。 一、電解精煉銅一、電解精煉銅1粗銅的成分：粗銅的成分：Cu(Zn、Ni、Fe、Ag、Au等等)2裝置裝置3電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式(1)陽極：陽極：。(2)陰極：陰極： 。 4陽極泥陽極泥銅的電解精煉過程中，粗銅中銅的電解精煉過程中，粗銅中 金屬與其他不金屬與其他不溶性雜質(zhì)混在一起沉積在電解池底部形成的物質(zhì)。溶性雜質(zhì)混在一起沉積在電解池底部形成的物質(zhì)。5電解精煉所得銅的純度：電解精煉所得銅的純度：CuCu

2、22e、ZnZn22e、FeFe22e、NiNi22eCu22eCu不如銅活潑的不如銅活潑的99.95%99.98%開放探究開放探究1.銅的電解精煉前后溶液中銅的電解精煉前后溶液中Cu2的濃度是否有的濃度是否有變化？為什么？變化？為什么？提示：提示：有變化。粗銅中比銅活潑的金屬失電子進(jìn)入溶液，有變化。粗銅中比銅活潑的金屬失電子進(jìn)入溶液，溶液中溶液中Cu2在陰極上得到電子析出，使溶液中在陰極上得到電子析出，使溶液中Cu2濃度減小濃度減小 。二、電鍍二、電鍍1目的：目的： 或改善或改善金屬制品的外觀。金屬制品的外觀。2定義：定義：應(yīng)用應(yīng)用的過程。的過程。增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力、耐磨性增強(qiáng)金屬的抗腐蝕

3、能力、耐磨性電解原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或電解原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或合金合金3原理原理以鐵釘表面鍍銅為例：以鐵釘表面鍍銅為例：(1)電鍍裝置電鍍裝置(2)電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式陽極：陽極： .陰極：陰極： .CuCu22eCu22eCu開放探究開放探究2.不考慮溶液中水的蒸發(fā)等損耗，電鍍后，電不考慮溶液中水的蒸發(fā)等損耗，電鍍后，電解質(zhì)溶液的濃度有何變化？解質(zhì)溶液的濃度有何變化？提示：提示：由于在相同時間內(nèi)電鍍池的陰、陽兩極生成、消由于在相同時間內(nèi)電鍍池的陰、陽兩極生成、消耗等量的銅，故電解質(zhì)溶液的濃度保持不變耗等量的銅，故電解質(zhì)溶液的濃度保持不變 1在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以

4、下方案設(shè)計合理的是在鐵制品上鍍一定厚度的鋅層，以下方案設(shè)計合理的是()A鋅做陽極，鐵制品做陰極，溶液中含有鋅離子鋅做陽極，鐵制品做陰極，溶液中含有鋅離子B鉑做陰極，鐵制品做陽極，溶液中含有鋅離子鉑做陰極，鐵制品做陽極，溶液中含有鋅離子C鐵做陽極，鐵制品做陰極，溶液中含有亞鐵離子鐵做陽極，鐵制品做陰極，溶液中含有亞鐵離子D鋅做陰極，鐵制品做陽極，溶液中含有鋅離子鋅做陰極，鐵制品做陽極，溶液中含有鋅離子解析：解析：電鍍時，鍍層金屬電鍍時，鍍層金屬(或惰性電極材料或惰性電極材料)做陽極，鍍件做陽極，鍍件做陰極，含鍍層金屬離子的鹽溶液做電解質(zhì)溶液。做陰極，含鍍層金屬離子的鹽溶液做電解質(zhì)溶液。答案：答案

5、：A2火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(zhì)(如鋅、金和銀等如鋅、金和銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常用電解精煉法將其性能遠(yuǎn)不能達(dá)到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時粗銅提純。在電解精煉時()A粗銅接電源負(fù)極粗銅接電源負(fù)極B純銅做陰極純銅做陰極C雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底D純銅片增重純銅片增重2.56 g，電路中通過電子為，電路中通過電子為0.04 mol B答案：答案：B 3下列說法正確的是下列說法正確的是()A電解飽和電解飽和NaCl溶液時，溶液時，Na向陰極移動，在陰極表面得向陰極移動，在陰極表

6、面得電子析出電子析出B電解精煉銅裝置中粗銅做陰極電解精煉銅裝置中粗銅做陰極C電鍍池中鍍層金屬做陽極電鍍池中鍍層金屬做陽極D通過電解通過電解MgCl2溶液的方法冶煉金屬鎂溶液的方法冶煉金屬鎂解析：解析：電解飽和電解飽和NaCl溶液時，放電順序溶液時，放電順序HNa，陰極，陰極反應(yīng)為反應(yīng)為2H2eH2，Na不放電；電解精煉銅時粗銅做不放電；電解精煉銅時粗銅做陽極；電鍍時鍍層金屬做陽極；鎂為活潑金屬，工業(yè)上常用電陽極；電鍍時鍍層金屬做陽極；鎂為活潑金屬，工業(yè)上常用電解熔融解熔融MgCl2的方法冶煉的方法冶煉Mg。答案：答案：C一、電鍍池與精煉池的區(qū)別與聯(lián)系一、電鍍池與精煉池的區(qū)別與聯(lián)系 電鍍池電鍍池

7、精煉池精煉池定義定義應(yīng)用電解原理在某此金屬表應(yīng)用電解原理在某此金屬表面鍍上一層其他金屬或合金面鍍上一層其他金屬或合金的裝置的裝置利用電解原理提純金屬的利用電解原理提純金屬的裝置裝置裝置裝置舉例舉例電鍍池電鍍池精煉池精煉池形成形成條件條件鍍層金屬做陽極接直流鍍層金屬做陽極接直流電源正極，鍍件接直流電電源正極，鍍件接直流電源負(fù)極，做陰極源負(fù)極，做陰極電鍍液必須是含有鍍層電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液金屬離子的鹽溶液形成閉合回路形成閉合回路不純金屬做陽極，純金不純金屬做陽極，純金屬做陰極屬做陰極含該金屬離子的可溶鹽含該金屬離子的可溶鹽溶液做電解質(zhì)溶液溶液做電解質(zhì)溶液直流電源直流電源形成閉合回路

8、形成閉合回路電極電極反應(yīng)反應(yīng)(以鐵上鍍鋅為例以鐵上鍍鋅為例) 陽極：陽極：ZnZn22e陰極：陰極：Zn22eZn(以精煉銅為例以精煉銅為例) 陽極：陽極：Cu(粗銅粗銅)Cu22e(主要主要) 陰極：陰極：Cu22e Cu(精銅精銅)聯(lián)系聯(lián)系電鍍池和精煉池是特定條件下的電解池電鍍池和精煉池是特定條件下的電解池(1)惰性電極材料和活性電極材料。惰性電極材料和活性電極材料。惰性電極材料包括：石墨、鉑、金。惰性電極材料包括：石墨、鉑、金?；钚噪姌O材料：除石墨、鉑、金以外的電極材料?；钚噪姌O材料：除石墨、鉑、金以外的電極材料。(2)陽極上放電順序：活性電極材料陽極上放電順序：活性電極材料S2IBrC

9、lOH含氧酸根離子含氧酸根離子F。利用電解原理制備物質(zhì)是物質(zhì)制備中常利用電解原理制備物質(zhì)是物質(zhì)制備中常用的方法，某同學(xué)設(shè)計了一種電解法制取用的方法，某同學(xué)設(shè)計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置的實驗裝置(如圖所示如圖所示)。通電后溶液中。通電后溶液中產(chǎn)生白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法產(chǎn)生白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是中正確的是()A電源中電源中“b”為正極，為正極，“a”為負(fù)極為負(fù)極B電解池中的電解液可以是電解池中的電解液可以是NaOH溶液，但不能是溶液，但不能是NaCl溶溶液液CA、B兩端都必須使用鐵作電極兩端都必須使用鐵作電極DB電極發(fā)生的反應(yīng)：電極發(fā)生的反應(yīng)：

10、2H2O2eH22OH思路點撥：思路點撥：要制取要制取Fe(OH)2且較長時間不變色應(yīng)解決以下且較長時間不變色應(yīng)解決以下三個問題：三個問題：(1)必須有必須有Fe2和和OH。(2)Fe2可由電解提供?？捎呻娊馓峁?。(3)OH也必須由電解提供，因為若由電解質(zhì)直接提供，開也必須由電解提供，因為若由電解質(zhì)直接提供，開始階段電解質(zhì)溶液中含有少量溶解在其中的始階段電解質(zhì)溶液中含有少量溶解在其中的O2，會使生成的，會使生成的Fe(OH)2氧化而變色。氧化而變色。陽極產(chǎn)生陽極產(chǎn)生Fe2，陰極產(chǎn)生，陰極產(chǎn)生H2，由于產(chǎn)生的，由于產(chǎn)生的H2可以排出溶解可以排出溶解在溶液中的少量在溶液中的少量O2，故應(yīng)，故應(yīng)B極

11、產(chǎn)生極產(chǎn)生H2，所以，所以A極為陽極，其電極極為陽極，其電極材料為材料為Fe，B極為陰極，其材料無條件限制，即極為陰極，其材料無條件限制，即a為正極，為正極，b為負(fù)為負(fù)極，故極，故A、C項錯誤。電解質(zhì)溶液若為項錯誤。電解質(zhì)溶液若為NaOH溶液，電解開始階溶液，電解開始階段由于溶解在溶液的段由于溶解在溶液的O2尚未除去，會將生成的尚未除去，會將生成的Fe(OH)2氧化而變氧化而變色；電解質(zhì)溶液若為色；電解質(zhì)溶液若為NaCl溶液，電解初期陽極產(chǎn)生的溶液，電解初期陽極產(chǎn)生的Fe2進(jìn)入進(jìn)入溶液，此時不會生成溶液，此時不會生成Fe(OH)2，而陰極產(chǎn)生的，而陰極產(chǎn)生的H2可以排出溶液中可以排出溶液中溶解

12、的少量氧氣，隨電解的進(jìn)行，溶液堿性增強(qiáng)，將生成溶解的少量氧氣，隨電解的進(jìn)行，溶液堿性增強(qiáng)，將生成Fe(OH)2，故，故B項錯誤。項錯誤。答案：答案：D 答案：答案：BC 二、有關(guān)電解的計算二、有關(guān)電解的計算1電解的有關(guān)計算常涉及的問題電解的有關(guān)計算常涉及的問題(1)兩極產(chǎn)物的定量計算。兩極產(chǎn)物的定量計算。(2)相對原子質(zhì)量的計算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定。相對原子質(zhì)量的計算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定。(3)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的量。子的量。2常用的三種方法常用的三種方法 電子守恒法電子守恒法計算計算用于串聯(lián)電路，通過

13、陰陽兩極的電量相同等類用于串聯(lián)電路，通過陰陽兩極的電量相同等類型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等總反應(yīng)式計總反應(yīng)式計算算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算關(guān)系式計算關(guān)系式計算借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式正確解答電解反應(yīng)的計算還應(yīng)注意以下四點：正確解答電解反應(yīng)的計算還應(yīng)注意以下四點：(1)首先正確書寫出電極反應(yīng)式。首先正確書寫出電極反應(yīng)式。(2)觀察陽極材

14、料是否為活性電極。觀察陽極材料是否為活性電極。(3)當(dāng)多種離子共存時，要根據(jù)其氧化性、還原性強(qiáng)弱判斷當(dāng)多種離子共存時，要根據(jù)其氧化性、還原性強(qiáng)弱判斷離子放電的先后順序。離子放電的先后順序。(4)利用電子守恒規(guī)律是計算的根本依據(jù)。利用電子守恒規(guī)律是計算的根本依據(jù)。(2011江門高二質(zhì)檢江門高二質(zhì)檢)將濃度均為將濃度均為2 mol/L的的AgNO3與與Cu(NO3)2溶液各溶液各0.5 L混合，以銅為電極進(jìn)行電解，一段時間后混合，以銅為電極進(jìn)行電解，一段時間后陰極上有陰極上有1.6 g銅析出，試計算此時：銅析出，試計算此時：(1)直流電源已輸出直流電源已輸出_mol電子。電子。(2)溶液中溶液中C

15、u2為為_mol/L。答案：答案：(1)1.05(2)1.52在在0 和和1.01105 Pa下，用鉑電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)下，用鉑電極電解硫酸銅溶液，當(dāng)陰極產(chǎn)生陰極產(chǎn)生6.4 g銅時，陽極放出銅時，陽極放出()A1.12 L氫氣氫氣 B1.12 L氧氣氧氣C2.24 L氫氣氫氣 D2.24 L氧氣氧氣解析：解析：用鉑電極進(jìn)行電解，兩極反應(yīng)為：用鉑電極進(jìn)行電解，兩極反應(yīng)為：陰極：陰極：2Cu24e2Cu陽極：陽極：4OH2H2OO24e答案：答案：B 1欲在金屬表面鍍銀，應(yīng)把鍍件掛在電鍍池的陰極。下列欲在金屬表面鍍銀，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各組中

16、，選用的陽極金屬和電鍍液均正確的是()AAg和和AgCl溶液溶液BAg和和AgNO3溶液溶液CPt和和AgNO3溶液溶液 DPt和和Ag2SO4溶液溶液解析：解析：根據(jù)電鍍的特點，鍍銀時銀作陽極，電鍍液為根據(jù)電鍍的特點，鍍銀時銀作陽極，電鍍液為AgNO3溶液。溶液。答案：答案：B2金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已已知：氧化性知：氧化性Fe2Ni2Cu2)()A陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni22eN

17、iB電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2和和Zn2D電解后，電解槽底部的陽極泥中有電解后，電解槽底部的陽極泥中有Cu和和Pt解析：解析：A項中，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，金屬項中，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，金屬Zn、Fe、Ni失失電子；電子；B項中，陽極減少的質(zhì)量是溶解的項中，陽極減少的質(zhì)量是溶解的Zn、Fe、Ni，而陰極，而陰極析出的是析出的是Ni，故陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加不相等；，故陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加不相等；C項項中，電解后溶液中存在的金屬陽離子除中，電解

18、后溶液中存在的金屬陽離子除Fe2、Zn2外還有外還有Ni2。答案：答案：D3圖中四組裝置分別通電一段時間后，溶液質(zhì)量增加的是圖中四組裝置分別通電一段時間后，溶液質(zhì)量增加的是()解析：解析：A為電解水型，溶液質(zhì)量減?。粸殡娊馑?，溶液質(zhì)量減??；B為電解電解質(zhì)型，為電解電解質(zhì)型，溶液質(zhì)量減小；溶液質(zhì)量減??；C中溶液中析出的中溶液中析出的Cu與陽極溶解的與陽極溶解的Cu的量相等，的量相等，溶液的質(zhì)量不發(fā)生變化；溶液的質(zhì)量不發(fā)生變化；D中開始時中開始時Ag溶解，溶解，Cu析出，析出，2Ag(216 g)Cu(64 g)，溶液質(zhì)量增大，之后，溶液質(zhì)量增大，之后Fe上鍍銀，溶液質(zhì)量不變。上鍍銀，溶液質(zhì)量不變。答案：答案：D 4電解電解100 mL含含H0.30 mol/L的下列溶液，當(dāng)電路中的下列溶液，當(dāng)電路中通過通過0.04 mol電子時，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是電子時，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是()A0.10 molL1Ag B0.20 molL1Zn2C0.20 molL1Cu2 D0.20 molL1Pb2解析：解析：在金屬活動順序表中排在氫以后的金屬為在金屬活動順序表中排在氫以后的金屬為Ag、Cu，而而Zn、Pb排在氫以前，所以排在氫以前，所以Ag和和Cu2應(yīng)先于應(yīng)先于H放電；而放電；而Zn2、Pb2不放電，排除不放電，排除B、D兩項；因為兩項；因為0.01 mol