高中化学鲁科版选修四1-2-2电解原理的应用

第2课时
①电极反应式
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阳极： Cu－2e－==Cu2＋ ； 阴极： Cu2＋＋2e－==Cu 。 ②可观察到的现象是 铁件表面镀上一层红色的铜，铜片
不断溶解 。
③硫酸铜溶液浓度的变化是 不变 。
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第2课时
(2)电镀 ①电镀是应用 电解 原理，在金属表面镀上一薄层其他 金属
2KOH＋H2↑＋Cl2↑ 。 学方程式是 2KCl＋2H2O 电解后溶液的 pH 变化是 增大 ；欲使电解后的溶液复原，
需加入的物质是 HCl气体 。
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2.在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。
第2课时
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(1)若两极均为 Pt 电极，则阳极反应式是 4OH－－4e－== 2H2O＋O2↑ ，阴极反应式是 2Cu2＋＋4e－==2Cu ，电解 2Cu＋O2↑＋ 的化学方程式是 2CuSO4＋2H2O
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[活学活用]
第2课时
1.关于电解氯化钠水溶液(铁作阴极、 石墨作阳极)， 下列叙述 正确的是
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(
)
A.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 B.若在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液，溶液呈棕黄色 C.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D.电解一段时间后，将全部电解质溶液转移到烧杯中，充 分搅拌后溶液呈中性
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[活学活用]
第2课时
3.把两支惰性电极插入 500 mL AgNO3 溶液中，通电电解。当 电解质溶液的 pH 从 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气 析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，电极
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上应析出银的质量是 A.27 mg
＋
( B ) C.108 mg
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2.电解精炼铜
第2课时
(1)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解
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的方法进行精炼。其电解池的构成是用 粗铜 作阳极，用 纯铜 作阴极，用 CuSO4溶液 作电解质溶液。
－ (2)电极反应式：阳极为 Cu－2e－==Cu2＋、 Zn－2e == Zn2＋ 、Fe－2e－==Fe2＋ 等， 阴极为 Cu2＋＋2e－==Cu
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第2课时
4.在 100 mL H2SO4 和 CuSO4 的混合液中，用石墨作电极进 行电解，两极上均收集到 2.24 L 气体(标准状况下)，则原 混合液中，Cu2 的物质的量浓度为
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＋
( A )
A.1 mol· －1 L C.3 mol· －1 L
B.2 mol· － 1 L D.4 mol· －1 L
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NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。 (2)电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离 子的浓度、溶液 pH 等保持不变。 (3)电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不 比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时 Cu 也会 沉积)。
2H2SO4 。
(2)若两极均为铜片，则阳极反应式是 Cu－2e－==Cu2＋ ， 阴极反应式是 Cu2＋＋2e－==Cu ，电解过程中溶液的浓度 变化是 不变 。
Zn－2e－ (3)若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是
==Zn2＋ ，电解过程中两极的变化是 阳极锌片不断溶解， 阴极铜片质量不断增加 。
－
在阴极上析出铜的质量是__________。 (2)若溶液的体积为 1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况 下放出 5.6 mL O2 时，溶液的 pH 是________。
解析 (1)用惰性电极电解 CuSO4 溶液时，电极反应为阴极： 2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。当 有 1.0×10－3 mol 的 OH－放电时， 生成标准状况下的 O2 为 5.6 mL， 此 时 转 移电 子 为 1.0×10 － 3 mol， 则 在 阴极 上析 出 Cu:32×10－3 g。
解析 电解池的阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应。电 解熔融的 Al2O3 制 Al 时，若用 Fe 作阳极，会发生反应 Fe－ 2e－===Fe2＋，Fe2＋移动到阴极上发生反应 Fe2＋＋2e－===Fe， 使得到的 Al 不纯。
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第2课时
2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电 极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使 Cl2 被完全吸收， 制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对
阴极附近产生大量的 OH ，滴加酚酞后附近溶液变红色，A 错误；
电解后生成 NaOH，溶液呈碱性，D 错误。
答案 B
－
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第2课时
2.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
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( A )
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
第2课时
因 H＋ 放电，导致水的电离平衡 H2O ＋＋OH－向右移 H 动，致使生成 NaOH 。
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第2课时
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(2)电解的总反应式 化学方程式： 2NaCl＋2H2O
H2↑＋Cl2↑＋2NaOH
；
2Cl－＋2H2O 离子方程式：
H2↑＋Cl2↑＋2OH－
；
工业上习惯把电解饱和食盐水叫做 氯碱工业 。
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ag 解析 由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有 · x＝ M bL b a －1×4，或由关系式 xO2～4M 得 22.4∶M＝x∶4， 22.4 L· mol 5.6ax － ＋ ＋ 均可解出 M＝ g· mol 1 。又由 O2 ～4H 可知：[H ]＝ b b 25 25b －1 4×22.4 mol÷ L＝14b mol· ，则 pH＝－lg 14 。 0.1 L
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第2课时
3.根据金属活动性顺序，可推测金属的冶炼方法。填写下表：
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冶炼金属
K、Na、 Zn、 Fe、 Sn、
Mg、Al Cu 冶炼方法 电解法 还原(剂)法 热分解法
Hg、Ag
Au、Pt
物理筛选法
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第2课时
探究点一 电解原理的应用 1.电解饱和食盐水
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(2)阳极： 4OH －4e ===2H2O＋O2↑ 4 mol n
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－ －
第2课时
1 mol 5.6×10－ 3 L － 22.4 L· mol 1
＋
n＝1.0×10－ 3 mol，消耗 1.0×10－3 mol OH－，生成 1.0×10－ 3 mol H 1.0×10－ 3 mol 则[H＋]＝ ＝1.0×10－ 3 mol· －1 L 1L pH＝－lg[H＋]＝－lg(1.0×10－3)＝3。
第2课时
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第 2 课时 电解原理的应用
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[学习目标定位] 1.熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理， 会写其电极反应式及化学方程式。 2.掌握电解的有关计算。
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第2课时
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1.用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是 2H＋＋2e－ ==H2↑ ，阳极反应式是 2Cl－－2e－==Cl2↑ ，电解的化
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解析 电解食盐水时发生的反应：
第2课时
阳极：2Cl－－2e－ ===Cl2↑ 阴极：2H＋ ＋2e－ ===H2↑ 通电 总反应：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 对照分析选项，C 错误；
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阳极附近的溶液中会溶有少量的 Cl2，滴加 KI 溶液后发生反 应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕黄色，B 正确；
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(1)通电前，氯化钠溶液中含有的离子： Na＋、Cl－、H＋、 OH－ 。通电时 Na＋、H＋移向阴极， H＋ 放电， Cl－、
OH－ 移向阳极， Cl－ 放电。电极反应式为 － － 阳极： 2Cl －2e ==Cl2↑ ( 氧化 反应)
2H＋＋2e－==H2↑ ( 还原 反应) 阴极：
解析 本题考查的是电镀的原理。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。
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探究点二 电解的有关计算 1.将两支惰性电极插入 CuSO4 溶液中，通电电解。 (1)当有 1.0×10
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－3
第2课时
mol 的 OH 放电时，溶液显浅蓝色，则
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电源电极名称和消毒液的主要成分判断 正确的是 ( ) A.a 为正极，b 为负极；NaClO 和 NaCl B.a 为负极，b 为正极；NaClO 和 NaCl C.a 为阳极，b 为阴极；HClO 和 NaCl D.a 为阴极，b 为阳极；HClO 和 NaCl
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－ ＋
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第2课时
1.下列描述中，不符合生产实际的是 A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极
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( A )
B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极
。
(3)电解精炼铜的原理是 粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等 失去电子，产生的阳离子残留在溶液中， 不比铜活泼的金
属Ag、Au等 以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形
成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。
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3.电镀 (1)根据下图，回答下列问题：
第2课时
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答案 5.6ax b 25b －lg 14
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[归纳总结]
第2课时
有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体 积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的 pH 及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种
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方法： (1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极 的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数 相等。 (2)总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式， 最后根据总反应式列比例式计算。 (3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量 之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
解析 分析电解 H2SO4、CuSO4 的混合液时阴、阳两极的电 极反应可知，两极产生的气体分别为 H2、O2 各 0.1 mol，O2 是由 OH 失去 0.4 mol 电子而得到，H2 是由 H 得到 0.2 mol 电子而生成。由电子得失守恒知，还有 0.2 mol 电子是 Cu2＋ 得到的，故 Cu2＋的物质的量是 0.1 mol，则 Cu2＋的物质的量 0.1 mol － 浓度为 ＝1 mol· 1。 L － 100×10 3 L
＋
B.54 mg
D.216 mg
解析 由电子得失守恒知，e－～OH－～H＋～Ag，所以 n(Ag)＝ n(H )。AgNO3 溶液电解后产生酸，产生的 H 的物质的量可由 pH 差来计算：pH 从 6.0 变为 3.0，即[H＋]＝10－3 mol· －1，所以 L n(Ag)＝n(H＋)＝10－3 mol· －1×0.5 L＝5×10 －4 mol，m(Ag)＝ L n(Ag)×M＝5×10－4 mol×108 g· －1＝0.054 g＝54 mg。 mol
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或 合金 的方法。 ②电镀池的构成：一般都是用 含有镀层金属离子的电解质 溶液 作电镀液；把 镀层金属 浸入电镀液中与直流电源的正 极相连，作为阳极； 待镀金属制品 与直流电源的负极相连， 作阴极。
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第2课时
[归纳总结] (1) 氯 碱 工 业 ： 用 电 解 饱 和 氯 化 钠 溶 液 的 方 法 来 制 取
答案 (1)0.032 g
(2)3
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第2课时
2.用惰性电极电解 0.1 L M(NO3)x 的水溶液，当阴极上增重 a g 时，在阳极上同时产生 b L(标准状况)O2，从而可知 M 的相对原子质量是________，溶液的 pH 是________(均用 含有 a、b、x 的代数式表示)。