4.2.2電解原理的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)案高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

4.2.2電解原理的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．理解并掌握電解規(guī)律和電解產(chǎn)物的判斷方法.2．理解并掌握電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅，電冶金的原理，會(huì)書寫電極反應(yīng)式及化學(xué)方程式。重點(diǎn)難點(diǎn)：1．電解池原理的應(yīng)用。一、預(yù)習(xí)（閱讀教材，完成學(xué)案）二、合作探究深度學(xué)習(xí)三、聚焦展示學(xué)習(xí)目標(biāo)一、電解飽和食鹽水的應(yīng)用（閱讀教材P106107完成以下內(nèi)容）1．電解飽和食鹽水的原理(1)電極反應(yīng)：陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：陰極：發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：(2)總反應(yīng)式：化學(xué)方程式：離子方程式：2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))H2↑＋Cl2↑＋2OH－現(xiàn)象分析：電解飽和食鹽水時(shí)陰極區(qū)溶液變紅：因?yàn)殡娊怙柡褪雏}水時(shí)，由于H＋在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液中的的濃度增大而呈堿性。陽極產(chǎn)物的檢驗(yàn)：把濕潤的KI淀粉試紙靠近極“U”形管口，若變色，證明有Cl2產(chǎn)生。3．氯堿工業(yè)及其應(yīng)用（重點(diǎn)關(guān)注：P106圖411、P107第一段和圖413）工業(yè)上習(xí)慣把電解飽和食鹽水叫做氯堿工業(yè)，反應(yīng)在離子交換膜電解槽中進(jìn)行。(1)陽離子交換膜電解槽：教材P107圖413(2)陽離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。3．氯堿工業(yè)的產(chǎn)品及其應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)的產(chǎn)品主要有NaOH、Cl2、H2、l、等。(2)以電解飽和食鹽水為原理的氯堿工業(yè)的產(chǎn)品在有機(jī)合成、造紙、玻璃、肥皂、紡織、印染、農(nóng)藥、金屬冶煉等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。[針對(duì)訓(xùn)練]1、下列說法正確是（）A.氯堿工業(yè)電解槽中滴入酚酞溶液，變紅色的區(qū)域?yàn)殛枠O區(qū)B.電解飽和食鹽水時(shí)，陽極和陰極都可以選擇金屬材料(如鐵)C.電解飽和NaCl溶液可以制取金屬鈉D.利用電解飽和食鹽水可制得“84”消毒液2、關(guān)于電解NaCl溶液，下列敘述正確的是()A．電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若向陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若向陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行詫W(xué)習(xí)目標(biāo)二、電解原理的應(yīng)用②—電鍍、電解精煉銅(1)電鍍：利用電解原理在某些金屬或非金屬材料表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。(2)根據(jù)圖示，書寫電極反應(yīng)式：陽極：陰極：(3)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。電鍍過程中，電解液中銅離子的濃度。(4)電鍍的目的主要是增強(qiáng)材料抗腐蝕能力，也有許多電鍍是為了美觀或增加表面硬度。3．電解精煉銅陽極（粗銅）：粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)）不斷溶解時(shí)，在金屬活動(dòng)順序表中位于銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會(huì)同時(shí)失去電子，被氧化為溶解到溶液中去。而位于銅之后的金屬如銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭щ娮幽芰Ρ茹~弱，難以變成陽離子溶解到溶液中去，而是以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成，因此陽極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料。陰極：溶液中陽離子在陰極放電：Cu2＋優(yōu)先于Zn2＋、Ni2＋、Fe2＋先放電，被還原為銅單質(zhì)直接依附在陰極表面。電解液：電解精煉過程中，銅離子的濃度。[針對(duì)訓(xùn)練]3、若要在銅片上鍍銀，下列敘述錯(cuò)誤的是()①將銅片接在電源正極②將銀片接在電源的正極③在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag④在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤可用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液⑥可用AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液A．①③⑥B．②③⑥C．①④⑤D．②③④⑥4、關(guān)于電解精煉銅的說法不正確的是（）A．粗銅作陽極、純銅作陰極B．電解液一定含有Cu2+C．陽極反應(yīng)只有Cu﹣2e﹣═Cu2+D．陰極反應(yīng)只有Cu2++2e﹣═Cu【方法歸納】(1)電解精煉過程中的“兩不等”：電解質(zhì)溶液濃度在電解前后不相等；陰極增加的質(zhì)量和陽極減少的質(zhì)量不相等。(2)電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“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；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。學(xué)習(xí)目標(biāo)三、電解原理的應(yīng)用③—電冶金(1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的獲得電子變成的過程：Mn＋＋ne－=M。(2)電解法用于冶煉較活潑的金屬(如鉀、鈉、鎂、鋁等)，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如電解熔融氯化鈉可制取金屬鈉的電極反應(yīng)式：陽極：；陰極：；總反應(yīng)：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na＋Cl2↑。在工業(yè)上用電解熔融的MgCl2，熔融的Al2O3的方法制得鎂和鋁，冶煉鎂：總反應(yīng)式：陽極：2Cl—2e－===Cl2陰極：Mg2＋＋2e－===Mg冶煉鋁：總反應(yīng)式：陽極：2O2－－4e－===O2↑陰極：Al3＋＋3e－===Al[針對(duì)訓(xùn)練]5、下列說法正確的是（）A.電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度逐漸增大B.在鐵上鍍鋁，應(yīng)用AlCl3溶液作電解質(zhì)溶液C.工業(yè)冶煉金屬鋁時(shí)，也可以電解熔融態(tài)AlCl3D.鋁熱反應(yīng)冶煉金屬鐵屬于熱還原法6.海水提鎂最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關(guān)該電解過程的敘述正確的是()A．兩個(gè)電極必須都用惰性電極B．陽極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂D．電解氯化鎂的水溶液【課前檢測】7．下列關(guān)于電解池工作原理的說法中，錯(cuò)誤的是()A．電解池是一種將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置B．電解池中發(fā)生的反應(yīng)是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)C．電解池工作時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)D．與原電池不同，電解池放電時(shí)，電極本身不會(huì)參加電極反應(yīng)8．如圖為直流電源電解稀硫酸鈉溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確的是()A．電極a附近呈紅色，電極b附近呈藍(lán)色B．電極a附近呈藍(lán)色，電極b附近呈紅色C．逸出氣體的體積，電極a的小于電極b的D．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出具有刺激性氣味的氣體9、下列關(guān)于原電池和電解池的敘述正確的是（）A．原電池中失去電子的電極為陰極B．原電池的負(fù)極、電解池的陽極都發(fā)生氧化反應(yīng)C．原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成D．電解時(shí)電解池的陽極一定是陰離子放電10、某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子流動(dòng)方向及電極種類等信息表示在圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是()選項(xiàng)ABCDa電極陽極陰極陽極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽離子陽離子陰離子陰離子11、用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液，電解一段時(shí)間后，再加入W，能使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，符合題意的一組是()組號(hào)XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶體12、（Ⅰ）如圖所示為在直流電源的作用下電解CuSO4溶液的裝置，其中A、B為石墨電極，a、b為電源的兩極，當(dāng)接通電源，通電一段時(shí)間后，將B電極取出，洗干凈并干燥后稱量，其質(zhì)量增加了3.2g，則：(1)a電極為電源的________極。(2)寫出電極反應(yīng)式：A極：，B極：。(3)若使反應(yīng)后的溶液恢復(fù)到原來狀態(tài)，則應(yīng)該加入________，質(zhì)量為________g。（Ⅱ）如圖X是直流電源，Y池中c、d為石墨棒，Z池中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d極附近顯紅色。(1)①b為電源的______極(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽”，下同)。②Z池中e為________極。③連接Y、Z池線路，電子流動(dòng)的方向是d________e(填“→”或“←”)。(2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：。②寫出Y池中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：。③寫出Z池中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：。4.2.2電解原理的應(yīng)用答案解析1.答案D解析A項(xiàng)，陰極區(qū)H＋被還原為氫氣，OH－的濃度增大使陰極區(qū)呈堿性；B項(xiàng)，如果陽極使用活潑金屬會(huì)優(yōu)先于溶液中的陰離子先放電，因此電解食鹽水時(shí)不可使用鐵一類的活潑金屬做陽極；C項(xiàng)，電解熔融態(tài)的氯化鈉制取金屬鈉；D項(xiàng)，氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)可制備NaClO，含氯漂白劑是氯堿工業(yè)的產(chǎn)品之一。2.答案B解析電解NaCl溶液的方程式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，陽極得到Cl2，陰極得到H2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；向陽極附近的溶液中滴入KI溶液，由于I－比Cl－更容易失電子，消耗了H＋，造成陰極區(qū)c(OH－)相對(duì)增大，滴入酚酞溶液，溶液變紅，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解后的溶液實(shí)質(zhì)上是NaOH、NaCl和NaClO的混合溶液，呈堿性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.答案C解析若在銅片上鍍銀時(shí)，銅做電解池的陰極與電源負(fù)極相連，在銅片上發(fā)生的反應(yīng)：2Ag

+

+2e

=2Ag,故①錯(cuò)誤、③正確；銀做電解池的陽極和電源正極相連,在銀片上發(fā)生的反應(yīng)：2Ag

+2e

=2Ag

+，故②正確、④⑤錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液，故⑥正確。4.答案C解析若在銅片上鍍銀，銅作電解池的陰極與電源負(fù)極相連，電解質(zhì)溶液中的銀離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀；銀作電解池的陽極和電源正極相連，銀失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成銀離子；電解質(zhì)溶液為硝酸銀溶液。銅片應(yīng)接在電源的負(fù)極上，故①錯(cuò)誤；銀片應(yīng)接在電源的正極上，故②正確；在銅片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag，故③正確；在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag－e－=Ag＋，故④錯(cuò)誤；用硫酸銅溶液作電鍍液，陰極析出銅，故⑤錯(cuò)誤；需用硝酸銀溶液作電鍍液，故⑥正確。5.答案D解析A項(xiàng)，精煉銅時(shí)，在陽極失電子的金屬有多種（如Cu、Zn、Fe），但在陰極得電子的只有電解質(zhì)溶液中的Cu2+，因此溶液中的Cu2+濃度減小；B項(xiàng)，由于溶液中的氫離子比鋁離子的氧化性強(qiáng)，所以陰極放出氫氣，不能析出鋁單質(zhì)；C項(xiàng)，AlCl3為共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不能電離出Al3+，應(yīng)該用熔融的Al2O3冶煉金屬鋁；D項(xiàng)，鐵屬于較活潑金屬，冶煉方法為熱還原法，可利用鋁熱反應(yīng)冶煉。6.答案C解析電解MgCl2獲取金屬鎂，也就是說鎂離子需要得電子，如果在水溶液中，水電離的氫離子會(huì)優(yōu)先得電子，因此只能在熔融狀態(tài)下進(jìn)行。在陰極發(fā)生的是鎂離子得到電子的反應(yīng)，對(duì)電極材料沒有要求，在陽極上發(fā)生失電子的反應(yīng)，如果使用活性電極時(shí)會(huì)優(yōu)先失電子，所以陽極必須用惰性電極。7.答案D解析如果陽極是活潑電極，電極本身失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。8.答案B解析電極a為陰極，H2O電離出的H＋放電，促進(jìn)H2O的電離平衡向右移動(dòng)，c(OH－)增大，石蕊溶液變藍(lán)色；電極b為陽極，H2O電離出的OH－放電，c(H＋)增大，石蕊溶液變紅色，A項(xiàng)不正確、B項(xiàng)正確；電極a產(chǎn)生H2，電極b產(chǎn)生O2，H2的體積是O2體積的2倍，故C、D項(xiàng)不正確?！敬鸢浮緽【詳解】A．原電池中負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．原電池的負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解池的陽極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，B正確；C．原電池的兩極可以是導(dǎo)電的非金屬材料，如原電池中可以用石墨做電極，C錯(cuò)誤；D．電解時(shí)陽極上活潑金屬失電子或陰離子失電子，如用銅作電極電解硫酸銅溶液時(shí)，陽極上銅失電子，D錯(cuò)誤；故答案選B。答案B解析根據(jù)題圖知，該裝置有外接電源，所以屬于電解池，根據(jù)電子流向知，c是負(fù)極，d是正極，a是陰極，b是陽極，電解時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，則Q離子是陽離子，P離子是陰離子，故B正確。答案C解析A應(yīng)通HCl，B加CuO，C加H2O，D不需加任何物質(zhì)。（Ⅰ）答案(1)正(2)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋2Cu2＋＋4e－=2Cu(3)CuO4.0答案