高中化学 第1章 第2节 第2课时 电解原理的应用学案（含解析）鲁科版选修4-鲁科版高中选修4化学学案VIP免费

第2课时电解原理的应用[核心素养发展目标]1.变化观念与平衡思想：通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。2.证据推理与模型认知：建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用。一、电解原理的应用1．电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气(1)实验装置(2)实验现象①阳极上有黄绿色有刺激性气味的气体产生，并能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色。②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。(3)原理分析①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。②通电后，Na＋、H＋移向阴极，Cl－、OH－移向阳极。阳极：离子放电顺序为Cl－>OH－，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：离子放电顺序为H＋>Na＋，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。因H＋放电，导致水的电离平衡向右移动，故阴极区生成NaOH。(4)电解的总反应式化学方程式：2NaCl＋2H2O=====H2↑＋Cl2↑＋2NaOH；离子方程式：2Cl－＋2H2O=====H2↑＋Cl2↑＋2OH－。2．铜的电解精炼(1)装置粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，常用电解的方法进行精炼。装置如下：(2)电极反应式阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋。阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。(3)电解精炼的结果粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等失去电子形成的阳离子残留在溶液中，比铜不活泼的金属Ag、Au、Pt以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，阴极上得到纯铜。3．电镀(1)电镀铜装置及分析①电极反应式阳极：Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。②可观察到的现象是铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解。③硫酸铜溶液浓度不变。(2)电镀的概念及电镀池的构成①电镀是应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。②电镀池的构成：一般都是用含有镀层金属离子的电解质溶液做电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；待镀金属制品与直流电源的负极相连，作为阴极。(1)工业电解饱和食盐水制取烧碱在氯碱工业中，采用了阳离子交换膜，阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na＋、H＋)通过，而阻止阴离子(Cl－、OH－)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。(2)铜的电解精炼与电镀铜对比电解精炼铜电镀铜电极材料阴极精铜镀件阳极粗铜铜片电极反应式阳极Cu－2e－===Cu2＋等Cu2＋＋2e－===Cu阴极Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu电解质溶液浓度的变化c(Cu2＋)减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液电解质溶液成分及浓度均不变例1在铁片上镀锌时，下列叙述正确的是()①将铁片接在电源的正极上②将锌片接在电源的正极上③在铁片上发生的反应是Zn2＋＋2e－===Zn④在锌片上发生的反应是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O⑤可用Zn(NO3)2溶液做电解质溶液A．①③⑤B．②③⑤C．①④⑤D．②③④答案B解析根据电镀原理，铁片做阴极，接在电源的负极上，电极反应为Zn2＋＋2e－===Zn；锌片做阳极，接在电源的正极上，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋；用含Zn2＋的溶液做电解质溶液，故②③⑤正确。考点电解原理的应用题点电镀误区警示(1)一般电解池，H＋的放电能力强于Zn2＋，但在电镀条件下，由于溶液中c(Zn2＋)远大于c(H＋)，则在阴极上先放电的是Zn2＋。(2)以水溶液做电解质溶液不可能在阴极上镀上K、Ca、Na、Mg、Al等较活泼金属，因为在阴极上发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑。例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＋