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

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成才之路 化學,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修④,電化學基礎,第四章,第三節(jié) 電解池,第四章,第2課時 電解原理的應用,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？,●新知導學,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)電解池將電能轉化為化學能，而原電池是將化學能轉化為電能。 (2)電解池的兩個電極分別為陰極和陽極，原電池的兩個電極分別為正極和負極。,●自主探究,2．電解精煉銅時，粗銅中的雜質哪里去了？ 提示：精銅中比銅活潑的雜質先失電子成陽離子進入溶液，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不失電子，隨著電解的進行它們會沉積在陽極下，稱為“陽極泥”。,電解原理的應用,●教材點撥,電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題。,●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_________，電極反應式是__________。 ②Y電極的材料是_________，電極反應式是__________。 【解析】 (1)X為陰極：2H＋＋2e－===H2↑。Y為陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑，用濕潤的KI淀粉試紙可檢驗Cl2。 (2)精煉銅時，粗銅接陽極。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，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．陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：Ni2＋＋2e－===Ni B．電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等 C．電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2＋和Zn2＋ D．電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt,●變式訓練,解析：A項，陽極發(fā)生氧化反應。C項，溶液中的陽離子主要為Ni2＋，根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽離子的氧化順序，陽極反應為Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋，Cu、Pt在該條件下不失電子，陰極反應為Ni2＋＋2e－===Ni，F(xiàn)e2＋、Zn2＋在該條件下不得電子。比較兩電極反應，因Zn、Fe、Ni的相對原子質量不等，當兩極通過相同的電量時，陽極減少的質量與陰極增加的質量不等。 答案：D,1．原電池、電解池、電鍍池之間的關系,原電池與電解池的比較,●教材點撥,2.電化學計算的基本方法 電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算，溶液的pH的計算，相對原子質量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算，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算，不論哪類計算，均可歸納為下列三種： (1)根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路上轉移的電子數(shù)相等。 (2)根據(jù)總反應式中的計量關系進行計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式或直接運用總反應式，最后根據(jù)總反應式列比例式計算。,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，工作一段時間后，測得導線上均通過了0.2 mol電子，此時溶液中的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，電解質溶液pH基本不變。④中陽極上H＋放電，溶液漸漸成堿性。②正極上H＋放電，導線上通過0.2 mol電子時，溶液中減少了H＋的物質的量為0.2 mol，根據(jù)原溶液體積和濃度，H＋的物質的量減少為0.04 mol，濃度變?yōu)?.2 mol/L。①中由于OH－放電，當導線上通過0.2 mol電子時，溶液中OH－減少0.2 mol，即H＋物質的量增加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。 【答案】 C,2．(2015西城區(qū)期末測試)關于下列四個裝置圖的說法，正確的是( ),●變式訓練,,A．①裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍 B．②裝置中待鍍鐵制品應與電源正極相連 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,解析：A項，電極反應式分別為陽極：2Cl－－2e－=== Cl2↑，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極產(chǎn)生的Cl2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍；B項，電鍍裝置中待鍍鐵制品(鍍件)應與電源負極相連接；C項，氫氧燃料電池工作時，負極上通入的H2失電子，電子由a極流向b極；D項，氯堿工業(yè)中陽極產(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)典習題選萃)在化學能與電能的轉化過程中，下列敘述正確的是( ) A．電解法精煉銅時，電解質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，陽離子在陽極放電，陰離子在陰極放電 C．電鍍時，電鍍槽里的陽極材料發(fā)生氧化反應 D．原電池的負極與電解池的陰極都發(fā)生氧化反應,解析：電解法精煉銅時，由于粗銅中含有比銅活潑的金屬，先放電形成離子進入溶液，而電解質溶液中的銅離子在陰極放電，導致電解質溶液中的銅離子濃度減小，A錯誤；用惰性材料作電極的電解池裝置中，陽離子在陰極放電，陰離子在陽極放電，B錯誤；電鍍時，電鍍槽里的陽極材料直接放電，發(fā)生氧化反應，C正確；原電池的負極與電解池的陽極都發(fā)生氧化反應，D錯誤。 答案：C,2．按圖所示實驗，若x軸表示流入陰極的電子的物質的量，則y軸可表示( ) ①c(Ag＋) ②c(NO) ③a棒的質量 ④b棒的質量 ⑤溶液的pH,,A．①③ B．③④ C．①②④ D．①②⑤ 解析：本題考查電鍍知識，陽極：Ag－e－===Ag＋，b棒質量減??；陰極：Ag＋＋e－===Ag，a棒質量增大，電解質溶液濃度不變，故選D。 答案：D,答案：B,4．(2014高考廣東卷)某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，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，意在考查考生對電化學原理的掌握情況。首先應根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構成原電池，產(chǎn)生電流對右邊硫酸銅溶液進行電解(相當于精煉銅)。電極Ⅰ為負極，電極Ⅱ為正極，所以電流方向：電極Ⅳ→→電極Ⅰ(電流方向與電子流動方向相反)，A正確。電極Ⅰ上鋁失電子發(fā)生氧化反應，B錯。電極Ⅱ上有銅析出，C錯。電極Ⅲ的電極反應：Cu－2e－===Cu2＋，D錯。 答案：A,5．某興趣小組的同學用下圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉。,,請回答下列問題： (1)甲裝置的名稱是__________；乙裝置的名稱是__________；Zn為__________極；Pt為__________極。 (2)寫出電極反應式：Cu極__________；C極__________。 (3)當甲中產(chǎn)生0.1 mol氣體時，乙中析出銅的質量應為__________；乙中產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積應為__________。,(4)若乙中溶液不變，將其電極都換成銅電極，電鍵閉合一段時間后，乙中溶液的顏色__________(填“變深”“變淺”或“無變化”)。 (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和稀硫酸可構成原電池，其中Zn是負極，Cu是正極；乙裝置是電解池，C為陰極，Pt為陽極。(2)Cu電極上發(fā)生還原反應：2H＋＋2e－===H2↑；C電極上也發(fā)生還原反應：Cu2＋＋2e－===Cu。(3)通過甲、乙裝置中電子的物質的量相等，當甲中產(chǎn)生0.1 mol H2時，電路中通過0.2 mol電子，乙中析出0.1 mol Cu和放出0.1 mol Cl2。,(4)若將乙中兩個電極都換成銅，則乙裝置相當于電解精煉銅的裝置，陽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，因反應生成了NaOH，故電解后溶液的pH增大。反應時甲溶液中消耗了H＋，溶液酸性減弱，pH也增大。,答案：(1)原電池 電解池 負 陽 (2)2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu (3)6.4 g 2.24 L (4)無變化 (5)增大 增大,電鍍的妙用 電鍍在工業(yè)的應用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟各個生產(chǎn)領域中，如機械制造、無線電通訊、交通運輸及輕工業(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、機械性能，如增加金屬表面反光能力、提高表面導電能力、增加抗磨損能力、提高金屬的熱穩(wěn)定性等。,