人教版高中化学选修4(教案+习题)4.3电解池(二)最全版

课题 4.3电解池(二)课型新授课主备人授课人授课班级授课时间2017.

教学目标知识与

技能：

了解氯碱工业，电镀，冶金的原理

过程与

方法

培养学生的实验操作能力，团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力

情感态

度与价

值观

通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识

教学重点电解池原理

教学难点电解池应用

教学过程

【引言】上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例.

【板书】二、电解原理的应用

【讲解】电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。

【板书】1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气

【投影】

实验装置及原理

按上图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。

【讲解】在这个反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH―浓度增大而呈碱性。

【板书】(1) 实验原理：

阳极(放电顺序：Cl->OH-)：2Cl―-2e == Cl2↑ (氧化反应)

阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2↑(还原反应)

总反应：2NaCl+2H2O 电解

2NaOH +H2↑+ Cl2↑

阴极阳极

【注意】在学习电解食盐水的化学原理时，学生往往不容易理解碱为什么在阴极区生成。这点可以从H＋在阴极上大量被还原，从而引起水的电离平衡被破坏，来分析在阴极区积累大量OH-的理由。

【板书】(2)工业制备方法---离子交换膜法

【讲解】由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。

将电解槽隔成阴极室和阳极室和阴极室，它只允许阳离子(Na ＋

)通过，而阻止阴离子(Cl -、OH -)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H 2和阳极产生的Cl 2相混合而引起爆炸，又能避免Cl 2和NaOH 作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。

【讲解】其原料粗盐中含有泥沙、Ca 2＋、Mg 2＋、Fe 3＋、SO 42―

等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。 【投影】

粗盐的成份：

泥沙、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO 42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜杂质的除去过程：粗盐水

含少量Ca 2+.Mg 2+精制盐水

)

SO (BaCl 242-

除过量)(除泥沙及沉淀过滤

)

Ba .Ca (CO Na 223

2++除过量)CO (23-除适量盐酸)

Mg .Ca (22+

+除阳离子交换塔)Fe .Mg (NaOH

32++除过量

【讲解】除杂质时所加试剂的顺序要求是Na 2CO 3必须在BaCl 2之后，加入盐酸在过滤之后。 【提问】工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？

【学生活动】指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。 【提问】怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？ 【板书】2、电解精炼铜

粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO 4溶液作电解液。 【投影】见下页

【学生活动】请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。

【学生总结】CuSO 4溶液中有Cu 2+、H +、SO 42-、OH -等四种离子,通电后Cu 2+、H +移向阴极，SO 42-、

OH -移向阳极，阴极上Cu 2+

放电变成Cu 聚集在阴极板（精铜）上。

【板书】阴极(精铜)：Cu 2+＋2e -＝Cu

【讲解】SO 42-和OH -虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu 原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu 原子失电子被溶解。

【板书】阳极(粗铜)：Cu －2e -＝Cu 2+

【提问】粗铜中所含的杂质（如：Zn 、Fe 、Ni 、Ag 、Au 等）是如何除去的呢？

【讲解】比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。

如： Zn －2e -＝Zn 2+；Ni-2e -＝Ni 2+；由于这些离子比Cu 2+

难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。 【板书】比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中

比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥

课后习题

【巩固练习】

1．下列关于电解池的叙述中，不正确的是（）

A．与电源正极相接的是电解池的阴极B．与电源负极相接的是电解池的阴极

C．电解池的阳极发生氧化反应 D．电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极

2．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是（） A．CuCl2B．AgNO3C．NaCl D．H2SO4

3． 用铂电极分别电解KCl 溶液和K 2SO 4溶液时，都会出现的现象或实验结果是（ ）

A ．溶液中K +

离子浓度都不变B ．溶液的pH 都不变

C ．阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的气体

D ．阴极上都生成可燃的气体

4．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确．．．的是（ ）A ．精铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO 4溶液作电解液

B ．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu 2+ +2e －

＝Cu

C ．粗铜中的多数杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥

D ．电解铜的纯度可达99.95% ～ 99.98%

5．甲、乙两个电解池均以Pt 为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO 3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16 g ，乙池中某电极上析出0.64 g 金属，则乙池中溶质可能是（ ）

A ．CuSO 4

B ．MgSO 4

C ．Hg(NO 3)2

D ．Na 2SO 4 6．有一电解池中X ，Y 分别是直流电源的两极，通电后发现a 极板质量增加，b 极板处有组合

a 极板

b 极板 X 电极 Z 溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO 4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO 3 D

铜

石墨

负极

CuCl 2

7．对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。下列有关说法中正确的是（ ）

A ．电解熔融Al 2O 3制备金属铝时，要加入冰晶石，使Al 2O 3在较低温度下熔解。

B ．电解熔融CaCl 2时，金属钙在阳极生成

C ．可用电解饱和MgCl 2溶液 的方法获得金属镁

D ．熔融NaOH 可生成金属钠、O 2以及H 2 8．如图所示，下列叙述正确的是（ ）

A ．Y 与滤纸接触处有氧气生成

B ．X 为正极，发生氧化反应

C ．Y 为阴极，发生还原反应

D ．X 与滤纸接触处变红 9

浸湿，然后平

述正确的是（ ）

A ．铅笔端作阳极，发生还原反应

B ．铂片端作阴极，发生氧化反应

C ．铅笔端有少量的氯气产生

D ．a 点是负极，b 点是正极

10．电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a ；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：（1）若X 、Y 都是惰性电极，a 是饱和NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

①电解池中X 极上的电极反应是。

在X 极附近观察到的现象是。 ②Y 电极上的电极反应式是， 检验该电极反应产物的方法是。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a 选用CuSO 4溶液，则

X Y

a

b