电解原理及应用学习目标知识与技能:1、理解电解原理,会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化;2、能书写电极反应式及总反应式,培养分析归纳知识的能力。
过程与方法:1、利用惰性电极电解氯化铜的实验,探究电解原理2、了解电解的应用,特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。
情感态度与价值观:通过电解知识的学习,发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用,激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。
重点:理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。
难点:理解电解原理,非惰性电极作阳极对电解产物的判断,电解原理的应用。
先学后教回顾:电解质是指在________________________________能够导电的___________。
电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________过程。
电解质溶液或熔融电解质导电的实质是。
一、电解1、定义:2、电解装置—电解池(槽)(1)定义:(2)构成条件:①——提供电能②——形成闭合回路③——帮助实现能量转化(3)能量转化方式:(4)电极名称、电极判断和电极反应类型:左边石墨棒电极名称:,电极反应类型:右边石墨棒电极名称:,电极反应类型:电解质溶液中离子的迁移方向:二、电解原理1、离子放电顺序(惰性电极通常包括和等)阴极阳离子放电顺序:Ag+> Hg 2+> Fe 3+> Cu 2+>H+> Pb 2+>Sn 2+>Fe 2+>Zn 2+> Al 3+>Mg 2+>Na+>Ca 2+>K+阳极阴离子放电顺序:S2-> I-> Br->Cl-> OH-> 含氧酸根> F-思考与交流:①上述阳离子顺序与离子的氧化性或金属活动性顺序有何联系?上述阴离子顺序与离子的还原性有何联系?②若用铜做电极,阳极的放电情况会怎么样?2、电极反应式书写例1:试写出以石墨为电极分别电解下列溶液的电极反应式和电解总方程式: (1)NaCl 溶液(2)CuSO 4溶液(3)NaOH 溶液(4)K 2SO 4溶液(5)CuCl 2溶液以学定教行电解实验。
下列说法正确的是( ) A .电解过程中,铜电极上有H 2产生 B .电解初期,主反应方程式为:Cu+H 2SO 4电解CuSO 4+H 2↑C .电解一定时间后,石墨电极上有铜析出D .整个电解过程中,H +的浓度不断增大 三、电解原理的应用 1、铜的电解精炼:作阳极, 作阴极 , 作电解质溶液。
电极反应式 : 阳极 ,阴极 。
思考与交流:①精炼过程中比铜活泼的Zn 将如何?比铜不活泼的Ag 等杂质将如何?电解液的浓度将如何?(只允许SO 42 -通过)(滴加了Na 2SO 4、酚酞溶液)②若阴极析出增重6.4克,则转移电子是否一定为0.2N A?若阳极减轻6.4克,则转移电子是否一定为0.2N A?2、电镀铜电镀材料的选择:(试以在铁件上镀铜为例),阴极:。
电镀液:能否直接排放?电镀的优点:。
小结:电镀过程的特点:①牺牲阳极;②电镀液的浓度(严格说是镀层金属离子的浓度)保持不变;③在电镀的条件下,水电离产生的H+、OH—一般不放电。
3、电解饱和食盐水—氯碱工业4、电冶金例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5、其它应用例2:工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,采用如下的处理办法:往工业废水中加入适量的食盐,以铁为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3生成,废水可达排放标准。
简要回答下列回题:(1)阳极和阴极发生的电极反应?为什么要加适量的NaCl?(2)把Cr2O72-变为Cr3+的离子反应方程式。
(3)能否用石墨电极代替铁电极达到电解除铬的目的?简述原因。
感悟高考:1.(2009宁夏卷37).请回答氯碱工业的如下问题:(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。
理论上k=______。
(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,必须精制后才能供电解使用。
精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是______________(填序号)(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。
在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中X 、Y 分别是_____、_____(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a %与b %的大小_________。
②分别写出燃料电池B 中正极、负极上发生的电极反应正极: ,负极: 。
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)____________、____________。
四、电解的有关计算(电解液的浓度、电解后的pH 及电解产物的量等,方法:电子守恒) 例3:某溶液中含有两种溶质NaCl 和H 2SO 4,它们的物质的量之比为3︰1,用石墨电极电解该混合液。
下列叙述不正确的是( )A .阴极自始至终均析出H 2B .阳极先析出Cl 2,后析出O 2C .电解最后阶段为电解水D .溶液pH 不断增大,最后为7感悟高考:2. (2003全国理综)如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图,其中A 、B 是两块纯铜片,插在CuSO 4稀溶液中,铜片与引出导线相连,引出端分别为X 、Y 。
⑴ 当以I=0.21A 的电流电解60min 后,测得铜片A 的质量增加了0.25g ,则图装置中的X 端应与直流电的 极相连,它是电解池的 极。
⑵ 电解后铜片B 的质量 (答“增加”、“减少”或“不变”)。
【当堂训练】 1.(09浙江卷12)市场上经常见到的标记为Li-ion 的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为:Li+2Li 0.3520.8522NiO Li NiO −−−→←−−−放电充电下列说法不正确...的是 A .放电时,负极的电极反应式:Li-e -=Li +B .充电时,Li 0.852NiO 既发生氧化反应又发生还原反应C .该电池不能用水溶液作为电解质D .放电过程中Li +向负极移动 2.(09北京卷6)下列叙述不正确...的是 A .铁表面镀锌,铁作阳极B .船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀C .钢铁吸氧腐蚀的正极反应:--22O +2H O+4e 4OH =D .工业上电解饱和和食盐水的阳极反应:--22Cl -2e =Cl ↑3.(08全国Ⅱ卷)右图为直流电源电解稀Na 2SO 4水溶液的装置,通电后在石墨电极a 和b 附近分别滴加石蕊溶液,下列实验现象正确的是( )A .逸出气体的体积:a 电极的小于b 电极的B .电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体C .a 电极附近呈红色,b 电极附近呈蓝色D .a 电极附近呈蓝色,b 电极附近呈红色4.(09全国卷Ⅰ28)(15分)下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH 溶液、足量的CuSO 4溶液和100g 10.00%的K 2SO 4溶液,电极均为石墨电极。
(1) 接通电源,经过一段时间后,测得丙中K 2SO 4浓度为10.47%,乙中c 电极质量增加。
据此回答问题:①电源的N 端为 极; ②电极b上发生的电极反应为 ;③列式计算电极b 上生成的气体在标准状态下的体积: ; ④电极c 的质量变化是 g ;⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化,简述其原因: 甲溶液 ; 乙溶液 ; 丙溶液 ;(2)如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行,为什么?【当堂反馈】 1.(08上海卷)取一张用饱和的NaCl 溶液浸湿的pH 试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发现a 电极与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圈为白色,外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是( ) A .b 电极是阴极 B .a 电极与电源的正极相连 C .电解过程中水是氧化剂 D .b 电极附近溶液的pH 变小 2.(08天津卷)下列叙述正确的是( )A .在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B .用惰性电极电解Na 2SO 4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为1:2C .用惰性电极电解饱和NaCl 溶液,若有1 mol 电子转移,则生成1 molNaOHD .镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀3.(2007全国卷天津考题 )l2.下列有关工业生产的叙述正确的是A .合成氨生产过程中将NH 3液化分离,可加快正反应速率,提高N 2、H 2的转化率B .硫酸工业中,在接触室安装热交换器是为了利用SO 3转化为H 2SO 4时放出的热量C .电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的C12进入阳极室D.电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小4.(08全国Ⅰ卷)电解100mL含c(H+)=0.30mol/L的下列溶液,当电路中通过0.04mol 电子时,理论上析出金属质量最大的是()A.0.10mol/LAg+ B.0.02mol/L Zn2+C.0.20mol/L Cu2+ D.0.20mol/L Pb2+5、(2007年广东卷—20)三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下:用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5,加放适量硫酸钠后进行电解。
电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-,把二价镍氧化为三价镍。
以下说法正确的是( )A、可用铁作阳极材料B、电解过程中阳极附近溶液的pH升高C、阳极反应方程式为:2Cl--2e-=Cl2D、1 mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了1 mol电子。
6、(2007年全国卷I—8)以惰性电极电解CuSO4溶液。
若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol,则阴极上析出Cu的质量为( )A. 0.64 gB. 1.28 gC. 2.56 gD. 5.12 g7.(08山东卷)食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。
(1)粗食盐常含有少量K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质离子,实验室提纯NaCl的流程如下:提供的试剂:饱和Na2CO3溶液饱和K2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液Ba(NO3)2溶液75%乙醇四氯化碳①欲除去溶液I中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-离子,选出a所代表的试剂,按滴加顺序依次为_________(只填化学式)。