第1章第2节第2课时电解原理的应用【教学目标】1理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法2了解氯碱工业，电镀，冶金的原理3掌握电解电极方程式的书写。4.金属的电化学腐蚀【教学过程】一、电解饱和食盐水的原理在NaCl溶液中，NaCl电离出，电离出通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阳极移动在阳极，由于容易失去电子，所以失去电子被氧化生成在阴极，不得电子而得到电子被还原生成得电子后，使电离向右移动，因此，阴极产物包括阳极：阴极：总反应：或 工业上电解饱和食盐水是用涂有钛、钌等氧化物的钛网作阳极，用碳钢网作阴极二、电解饱和食盐水制烧碱必须解决两个主要问题第一个问题是：避免生成物混合和接触NaOH溶液因为混合遇火或遇强光会爆炸，接触NaOH溶液会反应生成NaCl和NaClO，使产品不纯第二个问题是：饱和食盐水必须精制因为粗盐水电解会损坏离子交换膜(1)离子交换膜使用离子交换膜能解决上述第一个问题离子交换膜属于功能高分子材料离子交换膜分为阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子穿过，不许阴离子和气体分子穿过；阴离子交换膜只允许阴离子穿过，不许阳离子和气体分子穿过在电解饱和食盐水制烧碱的工业上，使用阳离子交换膜如图416所示阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室，使阴极产物和NaOH溶液与阳极产物分开，避免混合和接触另外，在电解过程中，阳极室减少，阴极室减少而增多，从阳极室穿过阳离子交换膜进入阴极室，使溶液中的电荷得以平衡工业上通过电解饱和食盐水而获得氯气、氢气和氢氧化钠溶液再通过蒸发氢氧化钠溶液而获得固体氢氧化钠注意：为什么强调电解饱和食盐水，是因为在饱和食盐水中的溶解量较小三、电解氯化铜溶液(1)通电前电离(离子自由移动)CuCl2=Cu2+2Cl H2OH+OH (2)通电时(离子定向移动)Cu2+、H+阴极 Cl、OH阳极(3)两极放电(依据离子放电顺序) 阴极：Cu2+H+ 阳极：ClOH电极反应为阳极：2Cl-2e=Cl2(氧化反应)阴极：Cu2+2e=Cu(还原反应) (4)pH变化判断只出H2，pH升高(H+放电)如NaCl、KBr、HCl只出O2，pH降低(OH-放电)如CuSO4、AgNO3H2、O2同时出(H+、OH放电，实质电解水)四、电解质溶液电解规律（惰性电极）阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F- 阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+离子放电顺序分析：离子放电：对电解来说，是指阴、阳离子分别在电解池的阳极、阴极得失电子的过程。放电顺序：分几种情况：（涉及到因素很多，高中阶段要求如下）A.阳离子放电顺序：阳离子在阴极放电（阳离子向阴极迁移。）(结合金属活动性顺序表中金属阳离子的氧化性强弱来分析)导体作阴极，不可能得、失电子，只能是溶液中的阳离子在阴极上得电子（不管是惰性电极还是活泼金属）K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+H2O中H+Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+酸中H+Cu2+Fe3+Hg2+ OH- 含氧酸根离子S2- I- Br-Cl-OH-NO3-SO42-S I2注意：OH-放电电极反应五、解和电离的区别和联系电离 电解 条件电解质溶于水或受热融化状态 电解质电离后，再通直流电过程电解质电离成为自由移动的离子例：CuCl2=Cu2+2Cl-阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如：CuCl2 Cu+Cl2特点只产生自由移动的离子 发生氧化还原反应生成了新物质 联系电解必须建立在电离的基础上 六、原电池和电解池知识总结比较表内容原电池电解池电极规定较活泼金属做负极阴极：连接电源负极的一极电极反应负极发生氧化反应阳极氧化 阴极还原电子移动方向负极流向正极阳极流向阴极能量转变化学能变为电能电能变为化学能电源负极电解池阴极电解质溶液电解池阳极电源正极【板书设计】1电解熔融的氯化钠2电解氯化钠的水溶液3.铜的电解精练 阳极: Zn -2e= Zn 2+ Cu -2e= Cu2+极阴: Cu2+2e=Cu检测题1. 利用下图所示装置，当X、Y选用不同材料时，可将电解原理广泛应用于工业生产。下列说法中正确的是（ ）A氯碱工业中，X、Y均为石墨，Y附近能得到氯气B铜的精炼中，X是纯铜，Y是粗铜，Z是CuSO4C电镀工业中，X是待镀金属，Y是镀层金属D外加电流的阴极保护法中，Y是待保护金属2. 有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的为（ ）A图所示电池中，MnO2的作用是催化剂B图II所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大C图III所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2+浓度始终不变D图IV所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为Ag3. 为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下：电池：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)；电解池：2Al+3H2OAl2O3+3H2电解过程中，以下判断正确的是（ ）电池电解池AH+移向Pb电极H+移向Pb电极B每消耗3molPb生成1molAl2O3C正极：PbO2+4H+2e=Pb2+2H2O阳极：2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+D4. 下列说法正确的是（ ）A工业上常通过电解熔融的MgO冶炼金属镁B应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变C用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴、阳两极产物的物质的量之比为1：2D在铁上镀铜，应选用铜作阴极5. 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。电解时，下列有关叙述正确的是（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 = NiB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，电解槽底部的阳极泥中主要有Cu和PtD电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+6. 将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( )A电子沿ZnabCu路径流动BCu电极上发生还原反应C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色参考答案1. 【解析】A氯碱工业上，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，阴极附近得到氢氧化钠，即Y附近能得到氢氧化钠，故A错误；B铜的精炼中，粗铜作阳极X，纯铜作阴极Y，硫酸铜溶液作电解质溶液，故B错误；C电镀工业上，Y是待镀金属，X是镀层金属，故C错误；D外加电流的阴极保护法中，阴极是待保护金属，即Y是待保护金属，故D正确；故选D。【答案】D2. 【解析】A、该电池反应中二氧化锰得到电子被还原，为原电池的正极，错误；B、铅蓄电池放电时电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，该反应中硫酸参加反应，浓度降低，错误；C、粗铜中不仅含有铜还含有其它金属，电解时，粗铜中有铜和其它金属失电子，纯铜上只有铜离子得电子，所以阴极上析出的铜大于阳极上减少的铜，所以溶液中铜离子浓度降低，错误；D、该原电池中，正极上氧化银得电子生成银，所以Ag2O是氧化剂，发生还原反应生成Ag，正确。【答案】D3. 【解析】A、电池：根据原电池的工作原理，阳离子移向正极，根据电池总电极反应式，Pb的化合价升高，Pb作负极，PbO2作阳极，H移向PbO2电极；电解池：阳离子移向阴极，即H移向Pb电极，故错误；B、电池：Pb电极反应式为PbSO422e=PbSO4；电解池：2Al6OH6e=Al2O33H2O，通过电子量相等，因此存在3Pb6eAl2O3，每消耗3molPb，生成1molAl2O3，故正确；C、电池正极反应式为：PbO2 4H SO42 2e = PbSO4 2H2O，电解池阳极反应式为：2Al 6OH6e = Al2O3 3H2O，故错误；D、Pb电极反应式为：Pb SO422e = PbSO4，负极增量增大，电解池中Pb电极反应式2H2O 2e = H2 2OH，Pb电极质量不变，故正确。【答案】BD4. 【解析】A、因为氧化镁的熔点非常高，由固体转化成熔融状态，消耗很多的能量，因此工业上常电解氯化镁，冶炼金属镁，故错误；B、盖斯定律：对一个化学反应，无论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，因此可以利用盖斯定律，计算某些难以直接测量的反应焓变，故正确；C、阴极反应式：2H2e=H2，阳极反应式4OH4e=O22H2O，根据电子守恒，阴阳两极产物的物质的量之比为2：1，故错误；D、根据电镀的原理，铁做阴极，铜作阳极，故错误。【答案】B5. 【解析】A、根据电解原理，阳极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，故错误；B、精炼中粗金属作阳极，活动性金属作阳极，根据金属活动性，金属性强的先失电子，因此先是Zn2e=Zn2，阴极是Ni22e=Ni，因此电解过程中阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，故错误；C、根据氧化性，推出Ni比Cu活泼，Ni失电子，Cu不失电子，阳极泥是Cu和Pt，故正确；D、精炼时，电解液是含有Ni2的，因此电解后金属阳离子除含有Fe2、Zn2外，还含有Ni2，故错误。【答案】C6. 【解析】A、闭合K构成原电池，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，根据原电池工作原理，电子从Zn流出，达到a，在滤纸上没有电子的通过，只有阴阳离子的定向移动，电子从b流向Cu，故错误；B、根据选项A的分析，Cu作正极，根据原电池的工作原理，正极上发生还原反应，故正确；C、盐桥的作用是形成闭合回路，平衡两烧杯的电荷守恒，因此Cl流向甲池，溶液中c(SO42)不变，故错误；D、滤纸相当于电解池，b接电源的正极，b作阳极，发生电极反应式为4OH4e=2H2OO2，a接电源的负极，作阴极，电极反应式为2H2O2e=H22OH，因此a极变红，故错误。【答案】B8