化学选修4学案：课堂探究 第四章第三节 电解池第2课时 含解析 精品

课堂探究

探究一电镀

·问题导引·

电镀铜实验装置

1．如果两电极上的材料互换，能在铁钥匙的表面镀上一层铜吗？为什么？

提示：不能。两电极上的材料互换后，铁制品作阳极，不断溶解，溶液中析出的铜附着在铜片上。

2．如果把图中的电解质溶液换成CuCl2溶液，还能在铁钥匙的表面镀上一层铜吗？

提示：能。

3．电镀池应该具备什么条件？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？

提示：条件：镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。

·名师精讲·

电镀与电镀池的构成条件

(1)电镀：应用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。

(2)电镀池的构成条件：待镀金属制品作阴极，镀层金属做阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。

【例题1】以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是() A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程

B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系

C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率

D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用

解析：电镀过程中Zn与电源正极相连，若给原电池充电，则Zn应接电源负极，A错误；导线中通过的电子，在阴极均被Zn2＋得到，所以通过的电子与锌析出的物质的量成正比，B错误；只要电流恒定，阴阳极得失电子的速率不变，所以电解反应速率不变，C正确；镀锌层破损后，Zn比铁活泼，Zn作负极、Fe作正极，Fe被保护，D错误。

答案：C

借题发挥电镀的特点是“一多、一少、一不变”：一多是指阴极上有镀层金属沉积；一少是指阳极上有镀层金属溶解；一不变是指电解质溶液的浓度不变。

变式训练1在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是()

A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子

B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子

D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子

解析：电镀原理是镀层金属作阳极、镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液。

答案：A

探究二电冶金

·问题导引·

电解精炼铜应具备什么条件？精炼过程中电解质溶液的浓度如何变化？

提示：条件：粗铜作阳极，纯铜作阴极，含铜离子的盐溶液作电解质溶液。由于粗铜中含有比铜活泼的金属杂质，电解过程中会失去电子溶解在溶液中，故精炼过程中电解质溶液的浓度略有减小。

·名师精讲·

(1)若装置中无外加电源，则该装置可能为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断。

(2)若装置中有外加电源，且两电极插入电解质溶液中并构成闭合回路，则该装置为电解池或电镀池，电解质溶液中含有阳极金属离子的即为电镀池，否则为一般电解池。

【例题2】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，用电解法制备高纯度的镍，下列叙述中正确的是()

A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：N i2＋＋2e－===N i

B．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等

C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

解析：本题为“电解精炼铜”的迁移应用。A项，阳极应发生氧化反应。C项，溶液中的阳离子主要为N i2＋，根据金属原子的还原性和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，N i－2e－===N i2＋，Cu、Pt在该条件下不失电子，阴极反应为N i2＋＋2e－===N i，Fe2＋、Zn2＋在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Zn、Fe、N i的相对原子质量不等，当两极通过相同的电量时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。

答案：D

方法技巧一般情况下，氧化性强的离子优先在阴极上放电生成金属单质，还原性强的金属单质优先在阳极上放电生成金属阳离子。

变式训练2关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()

A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B．电解液的成分都保持不变

C．阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu 解析：A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，杂质若有比铜活泼的金属(如锌)，则还会发生Zn－2e－===Zn2＋的反应。

答案：D