高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池评课ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池评课ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了OH-，Cl-，图4-2-6，图4-2-7，图4-2-8，蒸发结晶，趁热过滤，2电镀池的构成，图4-2-9，镀层金属等内容，欢迎下载使用。
知识点一　电解饱和食盐水1.电解饱和食盐水(1)通电前,氯化钠溶液中含有的离子:　　　　　　　　　　。通电时　　　　　移向阴极,离子放电顺序为H+>Na+,　　放电,　　　　　移向阳极,　　　　放电。 电极反应式为阳极:　　　　　　　(氧化反应)  阴极:　　　　　　　(还原反应) 因　　　放电,促进了水的电离,使阴极区溶液中c(OH-)　　c(H+),所以阴极区溶液呈碱性。 
Na+、Cl-、H+、OH-
2Cl--2e-=Cl2↑
2H++2e-=H2↑
(2)电解的总反应式化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH
2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-
2.氯碱工业(1)概念:电解饱和NaCl溶液的工业生产。(2)离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图(如图4-2-6所示)
[提醒] 阳离子交换膜的作用:只允许阳离子通过,不允许Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过,这样可以防止阴极产生的H2与阳极产生的Cl2混合爆炸,也避免了Cl2与阴极产生的NaOH作用生成NaClO而影响NaOH的产量和质量。
[素养养成] 如何检验电解NaCl溶液的产物?
提示:阳极产物Cl2可以用湿润的淀粉-KI试纸检验,阴极产物H2可以通过点燃检验,NaOH可以用酚酞溶液检验。
[解析] 右边是阴极区,发生2H++2e-=H2↑,所以从E口逸出的气体是H2,A错误;每生成22.4 L Cl2,没有指名温度和压强,B错误;阴极生成OH-,且Na+向阴极移动,阴极区生成NaOH,为增强导电性,则从B口加入稀NaOH(增强导电性)的水溶液,C正确;粗盐提纯所加试剂的顺序Na2CO3必须放在BaCl2的后面,D错误。
例2 氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如图4-2-8所示。依据图,完成下列填空。(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为　　　　　　　　;与电源负极相连的电极附近,溶液pH　　　(填“不变”“升高”或“下降”)。
[解析] 与电源正极相连的是电解池阳极,阴离子在阳极上放电。而阴极上H+放电后导致OH-富集,碱性增强。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
除杂时以不引入难除去的离子为宗旨,尽量避免加入杂质离子,故除Ca2+用Na2CO3,除Mg2+用NaOH,钡盐可选用Ba(OH)2、BaCl2。
(4)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过　　　　　、　　　　　(填操作名称)除去NaCl。 
利用溶解度的差异可以用蒸发结晶法除去NaOH中的NaCl。不采用隔膜时Cl2与NaOH直接接触生成NaClO。
(5)采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。 
NaCl+H2O NaClO+H2↑(或2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O)
[规律小结] 电解过程的分析步骤(1)看电池(看所给的装置是电解池,还是电镀池);(2)分电极(与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极);(3)析溶液(分析电解质溶液中所含离子有哪些);(4)判流向(判断电子流动方向、离子移动方向);(5)断微粒(确定在两极上反应的各是什么微粒);(6)书极式(书写电极反应式,注意使两极得失电子守恒);(7)写方程(书写电解质电解的化学方程式或离子方程式)。
知识点二　电镀、电解精炼铜、电冶金1.电镀(1)定义:电镀是一种利用　　　　原理在某些金属表面镀上一薄层其他　　　　或　　　　的加工工艺。 
含有镀层金属离子的溶液
(3)实例(往铁件上镀铜):①阴极材料:　　　,电极反应式:Cu2++2e-=Cu。 ②阳极材料:　　　,电极反应式:Cu-2e-=Cu2+。 ③电解质溶液:　　　　溶液。 (4)特点:一多、一少、一不变。一多指阴极上有镀层金属沉积,一少指阳极上有镀层金属溶解;一不变指电镀液浓度不变。
2.电解精炼铜(1)装置　　　作阳极,　　　作阴极,　　　　　　作电解质溶液。
(2)电极反应式阳极为　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　等。 阴极为　　　　　　　　。 
Cu-2e-=Cu2+
Zn-2e-=Zn2+
Fe-2e-=Fe2+
Cu2++2e-=Cu
(3)特点阳极粗铜中的铜(以及比铜活泼的锌、铁、镍等)被氧化,阴极Cu2+被还原;其他Zn2+、Fe2+等留在溶液中,而比铜活泼性弱的银、金等金属沉积在阳极下面,形成阳极泥。电解质溶液的浓度会逐渐减小。
3.电冶金(1)金属冶炼的本质使矿石中的　　　　　获得电子变成金属单质的过程,如Mn++ne-=M。 (2)由于电解法可将通常极难被还原的活泼金属从它们的化合物中还原出来,所以是冶炼像钠、钙、镁、铝这样的活泼金属的一种重要方法。
如:电解熔融的氯化钠可制取金属钠阳极反应式:　　　　　　　　。 阴极反应式:　　　　　　　　　。 总反应:　　　　　　　　　　　　　　　。 
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
2Na++2e-=2Na
[素养养成] 工业上如何制备镁、铝?
提示:工业上用电解熔融MgCl2而不是MgO的方法制Mg,用电解熔融Al2O3而不是AlCl3的方法制Al。
例3 若要在铜片上镀银时,下列叙述中错误的是(　　)①将铜片接在电源的正极　②将银片接在电源的正极　③在铜片上发生的反应是:Ag++e-=Ag　④在银片上发生的反应是:4OH--4e-=O2+2H2O　⑤可用CuSO4溶液作电解质溶液　⑥可用AgNO3溶液作电解质溶液A.①③⑥B.②③⑥C.①④⑤D.②③④⑥
[解析] 根据电镀原理,若在铜片上镀银,铜作电解池的阴极与电源负极相连,电解质溶液中的银离子得到电子发生还原反应生成银;银作电解池的阳极和电源正极相连,银失电子发生氧化反应生成银离子;电解质溶液为硝酸银溶液。①将铜片接在电源的负极上,①错误;②将银片接在电源的正极上,②正确;③在铜片上发生的反应是:Ag++e-=Ag,③正确;④在银片上发生的反应是:Ag-e-=Ag+,④错误;⑤用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液,不能选用硫酸铜溶液为电镀液,⑤错误;⑥用含有镀层金属的盐溶液作电解质溶液,可以选用硝酸银溶液为电镀液,⑥正确;综上所述,错误的有①④⑤;答案选C。
例4 以硫酸铜溶液作电解质溶液,对含有杂质Fe、Zn、Ag的粗铜进行电解精炼。下列叙述错误的是(　　)A.粗铜与直流电源正极相连B.粗铜电解精炼过程中,硫酸铜溶液的浓度不变C.当得到的精铜质量为32 g,转移电子数为6.02×1023个D.杂质Ag以单质形式沉入电解槽底形成“阳极泥”
[解析] 电解精炼铜时,粗铜应作阳极,与直流电源正极相连,A正确;由于粗铜中含有Fe、Zn等金属要先于铜溶解,而阴极只有铜离子得电子生成铜单质,故电解过程中硫酸铜溶液浓度减小,B错误;根据电极反应:Cu2++2e-=Cu,电路中每通过6.02×1023个即1 ml电子,得到的精铜质量为0.5 ml×64 g·ml-1=32 g,C正确;金属的活动性顺序为Zn>Fe>Cu>Ag,因此Ag不会放电,以单质形式沉积下来,D错误。
[归纳总结] 电解原理应用中的注意要点1.电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电极——阳极;电极质量增加的电极必为阴极,即溶液中的金属阳离子得电子变成金属附着在阴极上。2.电解精炼铜,粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子,变成金属阳离子进入溶液,活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会逐渐减小。3.电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。
知识点三　有关电解的计算1.计算的原则(1)阳极失去的电子数　　阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过各电解池的电子总数　　　。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数　　　。 
2.计算步骤首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料);其次注意溶液中有多种离子共存时,要根据离子放电顺序确定离子放电的先后;最后根据得失电子守恒进行计算。
例5 将0.2 ml AgNO3、0.4 ml Cu(NO3)2和0.6 ml KCl溶于水配成100 mL溶液,用惰性电极电解一段时间后,在一极上析出0.3 ml Cu,此时另一极上收集到标准状况下气体体积为(　　) LB.5.6 L L D.7.8 L
[解析] Ag+和Cl-反应生成AgCl沉淀,电解时溶液中不存在Ag+,反应后溶液中含有0.4 ml Cu2+,0.4 ml Cl-,若一极上析出0.3 ml Cu,阴极得到的电子为0.3 ml×2=0.6 ml,阳极上2Cl--2e-=Cl2↑,0.4 ml Cl-生成0.2 ml Cl2,失去电子0.4 ml,另一电极反应为4OH--4e-=O2+2H2O,转移0.2 ml电子,生成0.05 ml O2,因此生成气体的体积为(0.2 ml+0.05 ml)×22.4 L·ml-1=5.6 L;答案选B。
例6 如图4-2-11所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答:(1)电源中X极是　　　(填“正”或“负”)极。 
[解析] (1)铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极,X为负极。
(2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计),则通电前c(CuSO4)=　　　　　　　。
0.025 ml·L-1
(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,则电解后溶液的pH=　　　　。
[解析] (3)由4e-~4OH-知,A中生成0.02 ml OH-,则c(OH-)=0.1 ml·L-1,即pH=13。
[归纳总结] 电化学综合计算的三种常用方法1.根据总反应式计算先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。2.根据电子守恒计算(1)用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。(2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)电解饱和食盐水时,两个电极均不能用金属材料(　　)(2)阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+、H+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过(　　)(3)电镀铜和电解精炼铜时,电解质溶液中c(Cu2+)均保持不变(　　)(4)电解精炼铜时,阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料(　　)(5)电解精炼铜时,若阴极得到2 ml电子,则阳极质量减少64 g(　　)(6)电解冶炼镁、铝通常电解MgCl2和Al2O3,也可电解MgO和AlCl3(　　)
2.下列说法正确的是(　　)A.用惰性电极电解饱和食盐水,阴极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝B.粗铜电解精炼时,若电路中通过2 ml e-,阳极减少64 gC.用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-D.在镀件上电镀铜时,镀件应连接电源的负极
[解析] 用惰性电极电解饱和食盐水,阳极逸出的气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,A错误;在电解精炼铜时,阳极上是粗铜,故阳极上放电的不只是铜,还有比铜活泼的铁、锌等金属杂质,故当转移2 ml电子转移时,阳极上减少的质量不一定等于64,B错误;用惰性电极电解MgCl2溶液所发生反应的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓,C错误;在镀件上电镀铜时,镀件应作阴极,连接电源的负极,D正确。
3.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+