高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池（第2課時(shí)）電解原理的應(yīng)用課件 新人教版選修4.ppt

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成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,電化學(xué)基礎(chǔ),第四章,第三節(jié) 電解池,第四章,第2課時(shí) 電解原理的應(yīng)用,日常生活中，人們經(jīng)常使用的螺絲刀、板手、水龍頭、以及自行車的車圈、金屬裝飾品等，表面有一層亮度高且耐磨，耐腐蝕的金屬，它們都是電鍍制品，你知道這層金屬是怎樣附著在鐵的表面上的嗎？,●新知導(dǎo)學(xué),2Cl－－2e－===Cl2↑,氧化,2H＋＋2e－===H2↑,還原,,電解,金屬,合金,鍍層金屬,待鍍的金屬制品,含有鍍層金屬離子的溶液,3．電解精煉銅,,純銅,粗銅,Cu2＋＋2e－ ===Cu,Cu－2e－===Cu2＋,CuSO4溶液,金屬離子,還原,活潑金屬,Na、Ca、Mg、Al,2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na,1．(1)電解池與原電池有何本質(zhì)區(qū)別？ (2)電解池和原電池的電極名稱是否相同？ 提示：(1)電解池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 (2)電解池的兩個(gè)電極分別為陰極和陽(yáng)極，原電池的兩個(gè)電極分別為正極和負(fù)極。,●自主探究,2．電解精煉銅時(shí)，粗銅中的雜質(zhì)哪里去了？ 提示：精銅中比銅活潑的雜質(zhì)先失電子成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，在精銅表面上這些離子得電子能力比Cu2＋弱，所以留在溶液中；比銅不活潑的金屬雜質(zhì)不失電子，隨著電解的進(jìn)行它們會(huì)沉積在陽(yáng)極下，稱為“陽(yáng)極泥”。,電解原理的應(yīng)用,●教材點(diǎn)撥,電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題。,●典例透析,,(2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 ①X電極的材料是_________，電極反應(yīng)式是__________。 ②Y電極的材料是_________，電極反應(yīng)式是__________。 【解析】 (1)X為陰極：2H＋＋2e－===H2↑。Y為陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑，用濕潤(rùn)的KI淀粉試紙可檢驗(yàn)Cl2。 (2)精煉銅時(shí)，粗銅接陽(yáng)極。Y電極是粗銅，X電極是精銅。,1．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(已知：氧化性Fe2＋Ni2＋Cu2＋)。下列敘述正確的是( ) A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－===Ni B．電解過(guò)程中，陽(yáng)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(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋ D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和Pt,●變式訓(xùn)練,解析：A項(xiàng)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。C項(xiàng)，溶液中的陽(yáng)離子主要為Ni2＋，根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽(yáng)離子的氧化順序，陽(yáng)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在該條件下不失電子，陰極反應(yīng)為Ni2＋＋2e－===Ni，F(xiàn)e2＋、Zn2＋在該條件下不得電子。比較兩電極反應(yīng)，因Zn、Fe、Ni的相對(duì)原子質(zhì)量不等，當(dāng)兩極通過(guò)相同的電量時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等。 答案：D,1．原電池、電解池、電鍍池之間的關(guān)系,原電池與電解池的比較,●教材點(diǎn)撥,2.電化學(xué)計(jì)算的基本方法 電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算，溶液的pH的計(jì)算，相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算，根據(jù)電量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電量等的計(jì)算，不論哪類計(jì)算，均可歸納為下列三種： (1)根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 (2)根據(jù)總反應(yīng)式中的計(jì)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式或直接運(yùn)用總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。,如圖，四種裝置中所盛的溶液體積均為200 mL，濃度為0.6 molL－1，工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上均通過(guò)了0.2 mol電子，此時(shí)溶液中的pH由大到小的順序是( ) A．④②①③ B．④③①② C．④③②① D．①③②④,●典例透析,,【解析】 若H＋放電，pH增大，若OH－放電，pH減小。③中Zn電極參與反應(yīng)，電解質(zhì)溶液pH基本不變。④中陽(yáng)極上H＋放電，溶液漸漸成堿性。②正極上H＋放電，導(dǎo)線上通過(guò)0.2 mol電子時(shí)，溶液中減少了H＋的物質(zhì)的量為0.2 mol，根據(jù)原溶液體積和濃度，H＋的物質(zhì)的量減少為0.04 mol，濃度變?yōu)?.2 mol/L。①中由于OH－放電，當(dāng)導(dǎo)線上通過(guò)0.2 mol電子時(shí)，溶液中OH－減少0.2 mol，即H＋物質(zhì)的量增加0.2 mol，溶液體積為0.2 L，濃度為1 mol/L。故pH大小順序符合C項(xiàng)。 【答案】 C,2．(2015西城區(qū)期末測(cè)試)關(guān)于下列四個(gè)裝置圖的說(shuō)法，正確的是( ),●變式訓(xùn)練,,A．①裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán) B．②裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連 C．③裝置中電子由b極流向a極 D．④裝置中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng),解析：A項(xiàng)，電極反應(yīng)式分別為陽(yáng)極：2Cl－－2e－=== Cl2↑，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)；B項(xiàng)，電鍍裝置中待鍍鐵制品(鍍件)應(yīng)與電源負(fù)極相連接；C項(xiàng)，氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極上通入的H2失電子，電子由a極流向b極；D項(xiàng)，氯堿工業(yè)中陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2，陰極附近溶液中生成NaOH，為防止Cl2與NaOH發(fā)生反應(yīng)Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，工業(yè)上常采用離子交換膜法電解裝置。 答案：D,1．(2015經(jīng)典習(xí)題選萃)在化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，下列敘述正確的是( ) A．電解法精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中的銅離子濃度不變 B．用惰性材料作電極的電解池裝置中，陽(yáng)離子在陽(yáng)極放電，陰離子在陰極放電 C．電鍍時(shí)，電鍍槽里的陽(yáng)極材料發(fā)生氧化反應(yīng) D．原電池的負(fù)極與電解池的陰極都發(fā)生氧化反應(yīng),解析：電解法精煉銅時(shí)，由于粗銅中含有比銅活潑的金屬，先放電形成離子進(jìn)入溶液，而電解質(zhì)溶液中的銅離子在陰極放電，導(dǎo)致電解質(zhì)溶液中的銅離子濃度減小，A錯(cuò)誤；用惰性材料作電極的電解池裝置中，陽(yáng)離子在陰極放電，陰離子在陽(yáng)極放電，B錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，電鍍槽里的陽(yáng)極材料直接放電，發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；原電池的負(fù)極與電解池的陽(yáng)極都發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯(cuò)誤。 答案：C,2．按圖所示實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流入陰極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可表示( ) ①c(Ag＋) ②c(NO) ③a棒的質(zhì)量 ④b棒的質(zhì)量 ⑤溶液的pH,,A．①③ B．③④ C．①②④ D．①②⑤ 解析：本題考查電鍍知識(shí)，陽(yáng)極：Ag－e－===Ag＋，b棒質(zhì)量減??；陰極：Ag＋＋e－===Ag，a棒質(zhì)量增大，電解質(zhì)溶液濃度不變，故選D。 答案：D,答案：B,4．(2014高考廣東卷)某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則( ),,解析：本題綜合考查原電池與電解池知識(shí)，意在考查考生對(duì)電化學(xué)原理的掌握情況。首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過(guò)鹽橋構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流對(duì)右邊硫酸銅溶液進(jìn)行電解(相當(dāng)于精煉銅)。電極Ⅰ為負(fù)極，電極Ⅱ?yàn)檎龢O，所以電流方向：電極Ⅳ→→電極Ⅰ(電流方向與電子流動(dòng)方向相反)，A正確。電極Ⅰ上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)。電極Ⅱ上有銅析出，C錯(cuò)。電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，D錯(cuò)。 答案：A,5．某興趣小組的同學(xué)用下圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問(wèn)題。當(dāng)閉合裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。,,請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)甲裝置的名稱是__________；乙裝置的名稱是__________；Zn為_(kāi)_________極；Pt為_(kāi)_________極。 (2)寫出電極反應(yīng)式：Cu極__________；C極__________。 (3)當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1 mol氣體時(shí)，乙中析出銅的質(zhì)量應(yīng)為_(kāi)_________；乙中產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積應(yīng)為_(kāi)_________。,(4)若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，電鍵閉合一段時(shí)間后，乙中溶液的顏色__________(填“變深”“變淺”或“無(wú)變化”)。 (5)若乙中電極不變，將其溶液換成飽和NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲中溶液的pH將__________(填“增大” “減小”或“不變”，下同)；乙中溶液的pH將__________。,解析：(1)Zn、Cu和稀硫酸可構(gòu)成原電池，其中Zn是負(fù)極，Cu是正極；乙裝置是電解池，C為陰極，Pt為陽(yáng)極。(2)Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑；C電極上也發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu。(3)通過(guò)甲、乙裝置中電子的物質(zhì)的量相等，當(dāng)甲中產(chǎn)生0.1 mol H2時(shí)，電路中通過(guò)0.2 mol電子，乙中析出0.1 mol Cu和放出0.1 mol Cl2。,(4)若將乙中兩個(gè)電極都換成銅，則乙裝置相當(dāng)于電解精煉銅的裝置，陽(yáng)極溶解的銅和陰極析出的銅一樣多，溶液中Cu2＋的濃度基本不變，溶液的顏色基本不變。(5)若將乙中溶液換成飽和NaCl溶液，則乙裝置就是電解飽和食鹽水的裝置，因反應(yīng)生成了NaOH，故電解后溶液的pH增大。反應(yīng)時(shí)甲溶液中消耗了H＋，溶液酸性減弱，pH也增大。,答案：(1)原電池 電解池 負(fù) 陽(yáng) (2)2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu (3)6.4 g 2.24 L (4)無(wú)變化 (5)增大 增大,電鍍的妙用 電鍍?cè)诠I(yè)的應(yīng)用已經(jīng)遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，如機(jī)械制造、無(wú)線電通訊、交通運(yùn)輸及輕工業(yè)系統(tǒng)，這些工業(yè)系統(tǒng)中使用金屬鍍層的目的是多種多樣的。其中應(yīng)用最多的是為了防止金屬制品及其組合件的腐蝕。例如，一輛解放牌載重汽車上，零部件的受鍍面積可達(dá)10 m2左右，其主要目的是防止金屬銹蝕。一些產(chǎn)品使用金屬鍍層則具有防護(hù)和裝飾的雙重目的，像自行車、鐘表等。在一些特殊情況下，電鍍金屬層則是為了賦予制品一定的物理、機(jī)械性能，如增加金屬表面反光能力、提高表面導(dǎo)電能力、增加抗磨損能力、提高金屬的熱穩(wěn)定性等。,