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1.2.4电解的应用

时间:2016-04-25 15:22:34  来源:江苏省大港中学  作者:高三级部  点击数:

 GTq江苏省大港中学

专题1    第二单元    化学能与电能的转化
编写人:陆国琴 审核人:郭云涛 出品人:陆国琴
课时4    电解原理的应用
【学习目标】
1.了解氯碱工业、电镀、精炼铜的原理。
2.认识电解原理的重要应用
【重点回顾】
1.形成条件(1)直流电源;
(2)两个电极:与电源正极相连的一极是阳极;与电源负极相连的一极是阴极;
(3)电解质溶液或熔融电解质;
(4)形成闭合回路。
2、电解规律——即离子的放电顺序
①在阳极上如是活性材料作电极时,金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液,阴离子不容易在电极上放电。如是惰性电极如Pt、Au、石墨等,溶液中阴离子放电顺序是:S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F--
②在阴极上无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子,阳离子在阴极上放电顺序是:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+。在一般情况下,H+的位置在Cu2后,在电镀条件下,H的位置在Zn2后。
【基础知识梳理】
学点1   电解饱和食盐水
〖交流讨论〗教材P20 1)通电后,溶液中那些离子优先在电极上发生反应?
 2)写出阴极和阳极的电极反应式。
阳极:                 ;阴极:              ;电解总反应:            
 3)电解过程中电子的流向:                                     
4)电解过程中,溶液中的离子移动情况:阴离子         ;阳离子            
 5)通电后,两电极的现象:                                                
注:工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH移向阳极,以使NaOH在阴极溶液中富集。目前比较先进的方法是用阳离子交换膜将两极溶液分开。
 
过渡:电解硝酸银溶液时阴极发生反应是什么?如果阴极电极材料换成铁制器皿结果呢?
学点电镀
1.概念:电镀是应用电解的原理在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。
2.意义:电镀可以使金属更加美观耐用,增强抗腐蚀能力。
〖观察与思考〗教材P21 ——电镀银工作原理
观察:电极材料:阳极          ;阴极             ;电解质溶液           
思考:电极材料和电解质溶液的选择                                           
3.原理:电镀时,阴极为                    ;阳极为                   
电镀液为                  。在电镀过程中,电镀液的浓度    
注:电镀是阳极材料参与反应的一种特殊的电解。
    ②用Cu作阳极,Fe作阴极电解CuSO4溶液,阳极溶解的Cu与阴极析出的Cu的质量               ,溶液中Cu2+的浓度               
学点电解精炼(如电解精炼铜,杂质为铁、锌、金、银)
(1)      作阳极,电极反应                 
      作阴极,电极反应                 
电解质溶液            溶液。
(2) 活泼性较强的铁、锌以离子形式进入溶液,
活泼性较差的金、银形成阳极泥。
【课堂反馈】

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1.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,设计了如图所示的装置,以下对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是                          (  )

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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

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D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl

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2.如图Ⅰ所示是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置,请填空:
(1)X的电极名称是____极,发生的电极反应式为______________,
Y极的电极材料是_____,检验X极产物的方法是_____________
___________________。

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(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反,导致X极上未收集到预期产物,一段时间后又将两极的连接方式纠正过来,发现X极附近出现了白色沉淀,此沉淀是________(填化学式),其形成原因是___________________________________________________

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该沉淀在空气中放置,现象是____________________________。
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个电极室用离子
交换膜隔开(如图Ⅱ所示),其目的是___________________,
阳极室(A处)加入__________,阴极室(B处)加入__________,
离子交换膜只许__________离子通过。
【典题精析】
1.在铁制品上镀上一层锌层,以下电镀方案中合理的是                        (  )
A.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含Fe2
B.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含Zn2
C.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含Fe3
D.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含Zn2+
2.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2<Ni2<Cu2)                     (  )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2+2e===Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
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
3.火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金和银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时                     (  )
A.粗铜接电源负极               B.杂质都将以单质形式沉积到池底
C.纯铜作阳极                   D.纯铜片增重2.56 g,电路中通过电子为0.08 mol
4.有三个烧杯,分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液,均以Pt作电极,将它们串联在一起电解一定时间,测得电极增重总和2.8 g,这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为                                                          (  )
A.4∶1            B.1∶1            C.4∶3        D.3∶4
5.将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L,用惰性电极电解一段时间后,在一电极上析出19.2 g Cu;此时,在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解)                                               (  )
A.3.36 L            B.5.6 L           C.6.72 L          D.13.44 L
【基础巩固】
1.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是                                 (  )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
2.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是                              (  )
A.粗铜板作阳极
B.电解时,阳极发生氧化反应,而阴极发生的反应为 Cu2+2e===Cu
C.粗铜中所含Ni、Fe、Au、Ag等金属杂质,电解后以单质形式沉积槽底形成阳极泥

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D.电解铜的纯度可达99.95%~99.98%

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3.依据下图判断,下列叙述正确的是                                       (  )
A.Ⅰ是原电池,Ⅱ是电镀装置
B.Ⅰ、Ⅱ装置中锌极上均发生氧化反应
C.Ⅱ、Ⅲ装置中,铜极均发生氧化反应而溶解
D.Ⅱ、Ⅲ装置中Cu2浓度基本不变
 
4.电解CuSO4溶液时,若要达到以下三点要求:①阳极质量减少;②阳极质量增加;
③电解液中c(Cu2)不变,则可选用的电极是                              (  )
A.含Zn、Ag的铜合金作阳极,纯铜作阴极
B.纯铜作阳极,含Zn、Ag的铜合金作阴极
C.用纯铁作阳极,用纯铜作阴极
D.用石墨作阳极,用惰性电极(Pt)作阴极
5.用惰性电极电解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氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为                                 (  )
A.            B.            C.           D.

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6.请按要求回答下列问题。

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(1)根据图1回答:
①打开K2,合并K1
A极可观察到的现象是__________;
B极的电极反应式为_____________。
②打开K1,合并K2
A极可观察到的现象是__________;
B极的电极反应式为______________;
(2)根据图2回答:
③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为______________,电解反应的离子方程式为_______________________________;
④实验完成后,铜电极增重a g,石墨电极产生标准状况下的气体体积为________L。
7.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答:

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(1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。

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(2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)
气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化
忽略不计),则通电前c(CuSO4)=________。
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液
中仍有Cl,则电解后溶液的pH=________。
 
【能力提高】
10.右图中电极ab分别为Ag电极和Pt电极,电极cd
都是石墨电极。通电一段时间后,只在cd两极上共收
集到336 mL(标准状态)气体。回答:
直流电源中,M                   极。
Pt电极上生成的物质是             ,其质量为     g
电源输出的电子,其物质的量与电极bcd分别生成的物质的物质的量之比为:
2                              
AgNO3溶液的浓度(填增大、减小或不变。下同)             AgNO3溶液的pH     H2SO4溶液的浓度            H2SO4溶液的pH           
H2SO4溶液质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00% H2SO4溶液为     g
 
 
 
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