2017-2018学年度高中化学 第四章 电化学基础 第三节 电解池（第2课时）电解原理的应用学案 新人教版选修4.docVIP

第2课时　电解原理的应用 [目标导航]　1.理解并掌握电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜，电冶金的原理，会书写电极反应式及化学方程式。2.学会电解的有关计算。 一、电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气 1．现象(装置如图) (1)阳极上：产生黄绿色气体。 (2)阴极上：产生无色气体，阴极附近溶液变红。 2．原理分析及电极反应 电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋、Na＋移向阴极。 (1)阳极离子放电顺序：Cl－OH－，电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) (2)阴极离子放电顺序：H＋Na＋， 电极反应：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。 3．总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。 离子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－。 思考　用惰性电极电解饱和食盐水一段时间，电解后的混合液能使红色布条褪色的原因是什么？ 答案　电解饱和食盐水，阴极区生成NaOH，阳极区生成Cl2，二者发生反应： Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，NaClO具有漂白性。 二、铜的电解精炼(粗铜含Zn、Fe、Ni、Au、Pt、Ag等) 1．装置与原理 阳极材料用粗铜，阴极材料用纯铜，电解质溶液用硫酸酸化的硫酸铜溶液。 2．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＋，阴极得到精铜。 三、电镀 (1)根据图示，书写电极反应式： 阳极：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 (2)电镀的概念是应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 (3)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作电镀液；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，作阴极。 (4)电镀的目的主要是增强材料抗腐蚀能力，也有许多电镀是为了美观或增加表面硬度。 四、电冶金 (1)金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来。如Mn＋＋ne－===M。 (2)电解熔融的氯化钠可制取金属钠： 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 【合作探究】 1．试根据氯碱工业的生产过程回答下列问题： (1)电解氯化钠溶液时，如何用简便的方法检验产物？ 答案　阳极产物Cl2可以用淀粉-KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。 (2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，原因是什么？ 答案　防止H2和Cl2混合爆炸，防止Cl2与溶液中的NaOH反应。 2．电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？ 答案　粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子，但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不能在阴极析出，而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 【练一练】 判断正误(正确打“√”，错误打“×”) (1)氯碱工业是非常重要的化工生产，在电解饱和食盐水时，在阴极上得到的产物为H2和NaOH( √ ) (2)电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阳极( × ) (3)电解法精炼粗铜，用纯铜作阳极( × ) (4)在镀件上电镀锌，用锌作阳极( √ ) (5)电解法精炼粗铜时，电解质溶液中各离子浓度一定不变( × ) (6)在镀件上电镀铜，电镀过程中阳极减少的质量等于阴极增加的质量( √ )  一、电解原理的应用 1．工业电解饱和食盐水制取烧碱 工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能透过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。 如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，已知溶液A的溶质是NaOH。 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 纯铜 镀件 阳极 粗铜 纯铜 电极反应式 阳极 Cu－2e－===Cu2＋等 Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液浓度的变化 Cu2＋减少，粗铜中比铜活泼的金属阳离子进入 电解质溶液成分及浓度均不变 【例1】　利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是(　　)