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2019年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 第2課時(shí)《電解原理的應(yīng)用》知識(shí)點(diǎn)歸納及例題演練 新人教版選修4.doc

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2019年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 第2課時(shí)《電解原理的應(yīng)用》知識(shí)點(diǎn)歸納及例題演練 新人教版選修4.doc

2019年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 第2課時(shí)電解原理的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)歸納及例題演練 新人教版選修41電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl2H2O2NaClH2Cl2。2電鍍時(shí)把待鍍的金屬制品作陰極,鍍層金屬作陽(yáng)極,用含鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。3電解精煉銅時(shí),用純銅作陰極,粗銅作陽(yáng)極,用CuSO4溶液作電解液。4電解熔融Al2O3制取鋁,電解熔融氯化鈉制取鈉,電解熔融MgCl2制取鎂。電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣自學(xué)教材填要點(diǎn)1裝置及現(xiàn)象現(xiàn)象電極反應(yīng)式陰極生成無(wú)色氣體2H2e=H2陽(yáng)極生成黃綠色氣體2Cl2e=Cl22電解總反應(yīng)式化學(xué)方程式:2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2;離子方程式:2Cl2H2O2OHH2Cl2。師生互動(dòng)解疑難(1)電解飽和食鹽水陰極區(qū)溶液呈堿性的原因:電解飽和食鹽水過(guò)程中,因離子放電順序?yàn)镠Na,所以H在陰極上得電子而生成H2,破壞了水的電離平衡,促進(jìn)了水的電離,使陰極區(qū)溶液中c(OH)c(H),所以陰極區(qū)溶液呈堿性。(2)氯堿工業(yè)上電解飽和食鹽水通常以石墨作陽(yáng)極,涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極。(3)用濕潤(rùn)的KI淀粉試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極放出的氯氣。1工業(yè)上電解食鹽水的陰極區(qū)產(chǎn)物是()A氯氣 B氫氣和氯氣C氫氣和氫氧化鈉 D氯氣和氫氧化鈉解析:用惰性電極電解食鹽水時(shí),陰極反應(yīng)式:2H2e=H2破壞水的電離平衡,陰極區(qū)域OH與Na結(jié)合成NaOH。答案:C電鍍自學(xué)教材填要點(diǎn)1電鍍(1)定義:電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。(2)電鍍池的構(gòu)成:(3)實(shí)例(往鐵件上鍍銅):陰極材料:Fe,電極反應(yīng)式:Cu22e=Cu;陽(yáng)極材料:Cu,電極反應(yīng)式:Cu2e=Cu2;電解質(zhì)溶液:CuSO4溶液。2電解精煉銅(1)裝置:粗銅作陽(yáng)極,純銅作陰極,CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。(2)電極反應(yīng)式,陽(yáng)極為Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2。陰極為Cu22e=Cu。師生互動(dòng)解疑難(1)電鍍的目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力,增加美觀和表面硬度。(2)電鍍時(shí),鍍層金屬作陽(yáng)極,待鍍金屬作陰極,含鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液作電解液。(3)電鍍后,電解質(zhì)溶液中的離子濃度保持不變。(4)電解精煉銅時(shí),粗銅中的銀、金等活潑性差的金屬會(huì)以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部、形成陽(yáng)極泥;而活潑性比Cu強(qiáng)的金屬(如Zn、Ni等)會(huì)以金屬陽(yáng)離子的形式進(jìn)入溶液。(5)電解精煉銅時(shí),電解液的濃度會(huì)減小。2關(guān)于鍍銅和電解精煉銅,下列說(shuō)法中正確的是()A都用粗銅作陽(yáng)極、純銅作陰極B電解液的成分都保持不變C陽(yáng)極反應(yīng)都只有Cu2e=Cu2D陰極反應(yīng)都只有Cu22e=Cu解析:A項(xiàng)電鍍時(shí)鍍件作陰極;B項(xiàng)電解精煉銅時(shí)電解液成分改變;C項(xiàng)電解精煉銅時(shí),若有比銅活潑的金屬雜質(zhì)(如鋅),則陽(yáng)極還會(huì)發(fā)生Zn2e=Zn2的反應(yīng)。答案:D電冶金1.金屬冶煉的本質(zhì)使礦石中的金屬離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來(lái),如Mnne=M。2電解熔融的NaCl制Na對(duì)于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁這樣活潑的金屬,電解法幾乎是惟一可行的工業(yè)方法。例如電解熔融的NaCl制Na:NaCl在高溫熔融,并發(fā)生電離:NaCl=NaCl,通直流電后,陰極:2Na2e=2Na,陽(yáng)極:2Cl2e=Cl2,總化學(xué)方程式為:2NaCl(熔融)2NaCl2。3特別提示(1)電解法制取鈉、鉀、鎂、鋁時(shí)不能電解含有這些金屬陽(yáng)離子的水溶液。(2)工業(yè)上用電解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg,用電解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。4下列金屬只能采用電解法冶煉的是_。FeNaAgCuCaHg解析:對(duì)于像K、Ca、Na、Mg、Al這樣活潑的金屬,很難找到一種合適的還原劑從化合物中將其還原出來(lái),電解法幾乎是惟一可行的方法。答案:主題1:用惰性電極電解含有酚酞的飽和NaCl溶液,如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷陰、陽(yáng)兩極?甲電極附近變紅的一極為電解池的陰極,另一極為陽(yáng)極,原因是H在陰極上放電(2H2e=H2),破壞了水的電離平衡,使此極附近c(diǎn)(OH)c(H),而堿會(huì)使酚酞變紅乙有黃綠色氣體產(chǎn)生的一極為電解池的陽(yáng)極;電極反應(yīng)式為:2Cl2e=Cl2;有無(wú)色無(wú)味氣體產(chǎn)生的一極為電解池的陰極;電極反應(yīng)式為2H2e=H2丙能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)的的KI淀粉試紙變藍(lán)的氣體的一極為電解池的陽(yáng)極,另一極為陰極主題2:如何在Fe片上鍍一層銅?甲將鐵片浸入CuSO4溶液中,可在Fe片上覆蓋一薄層銅,反應(yīng)方程式為:FeCuSO4=CuFeSO4乙用Fe片作陰極,銅片作陽(yáng)極,CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液,形成電鍍池,可在鐵片上鍍一層銅氯堿工業(yè)例1氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示。(1)溶液A的溶質(zhì)是_。(2)電解飽和食鹽水的離子方程式是 _。(3)電解時(shí)用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)溶液的pH在23。用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用:_。(4)電解所用的鹽水需精制,去除有影響的Ca2、Mg2、NH、SOc(SO)c(Ca2)。精制流程如下(淡鹽水和溶液A來(lái)自電解池):鹽泥a除泥沙外,還含有的物質(zhì)是_。過(guò)程 中將NH轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是_。BaSO4的溶解度比BaCO3的小,過(guò)程 中除去的離子有_。解析(1)從加入原料(水含少量NaOH)可知A為濃氫氧化鈉溶液;也可以從電極反應(yīng)推測(cè),右室生成H2,H得電子,OH濃度增大,Na向右移動(dòng),所以生成物為NaOH。(3)抓住信息(化學(xué)平衡移動(dòng)),分析陽(yáng)極區(qū)存在的化學(xué)平衡只有Cl2與水反應(yīng)。(4)由信息用溶液A(NaOH溶液)調(diào)pH11、溶液中含有Mg2,所以有沉淀Mg(OH)2生成;由信息可知NH被氧化生成N2,所以氯氣是氧化劑,溶液顯堿性用OH和H2O配平即可;BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq),Ba2與溶液中的SO結(jié)合生成更難溶的BaSO4,且使BaCO3(s)Ba2(aq)CO(aq)右移,生成CO與溶液中的Ca2結(jié)合生成CaCO3,除去SO和Ca2。答案(1)NaOH(2)2Cl2H2OH2Cl22OH(3)Cl2與水反應(yīng):Cl2H2OHClHClO,增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng),減少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出(4)Mg(OH)22NH3Cl28OH=N26Cl8H2OSO、Ca2除去食鹽中Ca2、Mg2、SO的方法(精制食鹽水):1某課外活動(dòng)小組用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),試回答下列問(wèn)題。(1)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與a連接,則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)若開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)K與b連接,則B極的電極反應(yīng)式為_(kāi),總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。有關(guān)上述實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是(填序號(hào))_。溶液中Na向A極移動(dòng)從A極處逸出的氣體能使?jié)駶?rùn)的KI淀粉試紙變藍(lán)反應(yīng)一段時(shí)間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L 氣體,則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子(3)該小組同學(xué)認(rèn)為,如果模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,那么可以設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來(lái)制取氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀。該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)。此時(shí)通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)_(填“大于”、“小于”或“等于”)通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)。制得的氫氧化鉀溶液從出口(填“A”、“B”、“C”或“D”)_導(dǎo)出。通電開(kāi)始后,陰極附近溶液pH會(huì)增大,請(qǐng)簡(jiǎn)述原因。_。若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池,則電池正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。解析:(1)開(kāi)關(guān)K與a相連,裝置構(gòu)成原電池,F(xiàn)e失去電子,作原電池負(fù)極。(2)開(kāi)關(guān)K與b相連,裝置構(gòu)成電解NaCl溶液的電解池,B為電解池的陰極,溶液中的H在B極放電生成H2。電解過(guò)程中Na應(yīng)該向陰極B移動(dòng);A極產(chǎn)生的氣體為Cl2,Cl2能將I氧化為I2,I2遇淀粉變藍(lán);根據(jù)電解反應(yīng):2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,電解一段時(shí)間后若加入鹽酸會(huì)增加H2O的質(zhì)量,應(yīng)通入HCl氣體使其恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度;若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24L 氣體,即0.1 mol H2,則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,但在溶液中轉(zhuǎn)移的不是電子,而是離子。(3)溶液中的OH在陽(yáng)極失電子產(chǎn)生O2:4OH4e=2H2OO2,所以在B口放出O2,從A口導(dǎo)出H2SO4。溶液中的H在陰極得到電子產(chǎn)生H2:2H2e=H2,則從C口放出H2,從D口導(dǎo)出KOH溶液。因SO所帶電荷數(shù)大于K所帶電荷數(shù),SO通過(guò)陰離子交換膜,K通過(guò)陽(yáng)離子交換膜,所以通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子數(shù)大于通過(guò)陰離子交換膜的離子數(shù)。O2、H2、KOH溶液構(gòu)成燃料電池時(shí),O2在電池正極放電:O24e2H2O=4OH。答案:(1)Fe2e=Fe2(2)2H2e=H22Cl2H2O2OHH2Cl2(3)4OH4e=2H2OO2小于DH在陰極附近放電,引起水的電離平衡向右移動(dòng),使c(OH)c(H)O22H2O4e=4OH電解原理的有關(guān)應(yīng)用例2以KCl和ZnCl2混合液為電鍍液在鐵制品上鍍鋅,下列說(shuō)法正確的是()A未通電前上述鍍鋅裝置可構(gòu)成原電池,電鍍過(guò)程是該原電池的充電過(guò)程B因部分電能轉(zhuǎn)化為熱能,電鍍時(shí)通過(guò)的電量與鋅的析出量無(wú)確定關(guān)系C電鍍時(shí)保持電流恒定,升高溫度不改變電解反應(yīng)速率D鍍鋅層破損后對(duì)鐵制品失去保護(hù)作用解析電鍍過(guò)程中Zn與電源正極相連,若給原電池充電,則Zn應(yīng)接電源負(fù)極,A錯(cuò)誤;導(dǎo)線中通過(guò)的電子,在陰極均被Zn2得到,所以通過(guò)的電子與鋅析出的物質(zhì)的量成正比,B錯(cuò)誤;只要電流恒定,陰陽(yáng)極得失電子的速率不變,所以電解反應(yīng)速率不變,C正確;鍍鋅層破損后,Zn比鐵活潑,Zn作負(fù)極、Fe作正極,F(xiàn)e被保護(hù),D錯(cuò)誤。答案C電鍍的特點(diǎn)是“一多、一少、一不變”:一多是指陰極上有鍍層金屬沉積;一少是指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解;一不變是指電解質(zhì)溶液的濃度不變。2在鐵制品上鍍一層一定厚度的鋅層,以下方案設(shè)計(jì)正確的是()A鋅作陽(yáng)極,鍍件作陰極,溶液中含有鋅離子B鉑作陰極,鍍件作陽(yáng)極,溶液中含有鋅離子C鋅作陽(yáng)極,鍍件作陰極,溶液中含有亞鐵離子D鋅作陰極,鍍件作陽(yáng)極,溶液中含有亞鐵離子解析:本題考查的是電鍍的原理。電鍍時(shí),通常鍍層金屬作陽(yáng)極、鍍件作陰極,含有鍍層金屬陽(yáng)離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液。答案:A

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