高中苏教版 (2019)专题1 化学反应与能量第二单元 化学能与电能的转化第四课时学案

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电解饱和食盐水时，发生如下反应：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
[问题探讨]
1．在氯化钠溶液中存在Na＋、H＋、Cl－和OH－，通电后离子的移动方向如何？根据实验事实指出哪些离子优先在电极上发生反应。
提示：通电后，Cl－、OH－移向阳极，阳极产生Cl2说明Cl－优先在阳极上放电，Na＋、H＋移向阴极，阴极上产生H2说明H＋优先在阴极上放电，同时得到OH－。
2．电解时阳极产生Cl2，阴极产生H2、NaOH，请写出阴极和阳极的电极反应式。
提示：阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
3．电解池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，与下面的装置对比，这样做的优点是什么？
提示：工业用离子交换膜电解槽来制烧碱，阳离子交换膜把电解池分成阳极室和阴极室，从而避免了Cl2与NaOH溶液的接触反应，提高了NaOH的纯度。
精制食盐水的方法(除去食盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )
除上述操作顺序外，还可以是②→①→③→④或①→③(去掉过滤)→②(增加过滤)→④。
1．下列关于用惰性电极电解NaCl溶液的叙述中，正确的是( )
A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠
B．若向阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色
C．若向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，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
解析：选B 用惰性电极电解NaCl溶液，阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，有Cl2生成；Cl2可与KI反应生成I2，I2溶于水呈棕色；阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故向阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈红色；电解液中有NaOH生成，溶液呈碱性。
2．如图为工业上氯碱工业的电解槽示意图，据图回答下列问题：
(1)图中a、c物质分别是a________、c________(填“名称”)；b是________(填“符号”)。
(2)若没有阳离子交换膜，则电解一段时间后在电解槽的溶液中可能发生的化学反应方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出工业上电解饱和食盐水的化学方程式：_____________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)工业上用电解饱和食盐水的方法制取氯气和烧碱，在阳极区域加入饱和食盐水，氯离子在阳极上放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近有氢氧化钠生成，所以在阴极区域产生氢氧化钠，阳离子交换膜只能阳离子通过，钠离子通过阳离子交换膜进入阴极区；(2)阳极上生成的氯气会与阴极区生成的氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，氢气和氯气反应生成氯化氢，反应的化学方程式为Cl2＋H2===2HCl；(3)电解饱和食盐水生成氢气、氯气和氢氧化钠，反应的化学方程式为2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
答案：(1)饱和食盐水 氢氧化钠溶液 Na＋
(2)Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O Cl2＋H2===2HCl
(3)2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up7(通电)) 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
eq \a\vs4\al(电镀和电解精炼铜)
[实验] 电镀——铁钉镀锌
[问题探讨]
1．怎样设计实验在铁钉上镀锌，请绘制出实验装置图，指出电极材料及离子导体。
提示：
2．实验中观察到哪些实验现象？如何解释？
提示：实验中观察到的实验现象：铁钉表面有银白色镀层生成。
解释：在阴极发生反应：Zn2＋＋2e－===Zn，析出的Zn逐渐覆盖在铁钉上形成银白色镀层。
3．电镀一段时间后，电镀液的浓度发生改变吗？
提示：阳极：Zn－2e－===Zn2＋，阴极：Zn2＋＋2e－===Zn2＋，故电镀的过程可以看做将阳极上的锌搬运到阴极上，所以电镀液(ZnCl2溶液)浓度不变。
1．电镀
(1)定义：电镀是应用电解的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
(2)电镀装置
(3)目的：使金属增强抗腐蚀能力，提升美观和增加表面硬度。
(4)原理：电镀时，通常把镀层金属作阳极，待镀金属制品(镀件)作阴极，含镀层金属离子的溶液作电解质溶液。在直流电源的作用下，阳极金属失电子，溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，溶液中该金属离子在阴极获得电子被还原为金属，覆盖在镀件上。
(5)实例
如在铁制品表面镀铜，可用CuSO4溶液作电解质溶液，电极反应式分别为阳极：Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。
[记忆口诀] 电镀规律口诀：
镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。
我与电解共原理，浓度不变要记真。
2．电解精炼铜
(1)目的
①降低粗铜中的杂质含量，从而提高铜的性能。
②回收粗铜中的金、银等贵重金属。
(2)电解精炼铜的装置图
(3)电解特点
电解结束后，阳极泥中含有Au、Pt、Ag等，电解质溶液中的金属阳离子有Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋、Cu2＋等，阴极得到精铜，但电解液中Cu2＋的浓度减小。
3．电冶金
(1)电冶金
电冶金：由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。本方法适用于一些活泼金属单质的制取，如冶炼钠、钙、镁、铝等活泼金属。
(2)电解法制取活泼金属
①电解熔融氯化钠制取金属钠
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
电解反应：2NaCl(熔融) eq \(=====,\s\up7(通电)) 2Na＋Cl2↑
②电解熔融MgCl2制取金属Mg
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
电解反应：MgCl2(熔融) eq \(=====,\s\up7(通电)) Mg＋Cl2↑
③电解熔融Al2O3制取金属Al
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
电解反应：2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(通电)) 4Al＋3O2↑
[名师点拨]
(1)电镀特点：“一多、一少、一不变”。一多是指阴极上有镀层金属沉积，一少是指阳极上有镀层金属溶解，一不变是指电解质溶液的浓度不变。
(2)电解精炼铜时，由于在阳极上溶解的金属有Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据得失电子守恒可知，阳极产生的铜离子数目和阴极得电子变成单质铜的铜离子数目不相等，所以电解质溶液中Cu2＋的浓度减小。
1．利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是( )
A．通电后，Ag＋向阳极移动
B．银片与电源负极相连
C．该电解池阴极发生的电极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag
D．当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
解析：选C 铜牌上镀银，银片为阳极，Ag＋向阴极移动，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag。由于实验中镀层不可能非常均匀致密，所以将电源反接，阳极上Cu、Ag均会溶解，铜牌不可能恢复如初。
2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(氧化性：Fe2＋