高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池教课内容课件ppt

第四章 第二节 第二课时

《电解原理的应用》学案

【学习目标】

1. 学会应用电解池的工作原理分析电解饱和食盐水、电解精炼、电镀和电冶金的原理；

2. 书写电解饱和食盐水、电解精炼、电镀和电冶金过程的电极反应式和电解总反应方程式；

3. 建立利用电解原理分析实际问题的认识模型。

【学习过程】

一、电解原理在工业生产中的应用之一 —— 电解饱和食盐水（氯碱工业）

【任务一】采用石墨电极电解食盐水（NaCl溶液），请判断电解池的阴、阳极，并写出阴、阳极的电极反应式和总反应式。

（1）如何检验阴、阳极产物？若电解开始前在NaCl溶液中滴加几滴酚酞溶液，U形管两侧将看到什么现象？

（2）请分析电解过程中，电解液组分（如浓度、酸碱性）是否变化？

（3）工业上通过电解饱和食盐水制备氯气和氢氧化钠，称之为氯碱工业。请分析如上装置是否能达到大批量、安全稳定的生产目的？（提示：电极产物之间是否能反应？）

（4）对此，实际生产中使用离子交换膜，氯碱工业装置图如右图。

其中离子交换膜的作用是？

（5）若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，是否可行？

（6）若不用离子交换膜，电解一段时间后，将电解液充分混合，能获得何种物质？写出相应的化学反应方程式。

二、电解原理在工业生产中的应用之二 —— 电解精炼

【任务二】以粗铜精炼为例（已知粗铜所含杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等），工作示意图如下。请判断阴、阳极材料和电解液成分，在装置图中标注阴、阳极，并写出阴、阳极的电极反应式。

请分析电解精炼过程中，电解液组分（如浓度、酸碱性）是否变化？

三、电解原理在生产生活中的应用之三 —— 电镀

【任务三】请设计合理的实验方案，利用电解原理实现在铁钉上镀铜。请在下表中填写阴、阳极材料和电镀液成分，并书写相应的电极反应式和电解总反应式。

请分析电镀过程中，电镀液组分（如浓度、酸碱性）是否发生变化？

电镀时镀件作  　极，镀层金属作  　极，电镀液为　  　　  溶液，电镀过程中　   　（填“需要”或“不需要”）补充电镀液。

四、电解原理在工业生产中的应用之四—— 电冶金

【任务四】工业上采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠，写出阴、阳极的电极反应式及总反应式。

阴极：                             ；        

阳极：                             ；

总反应：                           。

活泼金属可利用电解法进行冶炼。类比金属Na的冶炼，请分析电解法冶炼金属Mg和Al的原理，选择合适的电极材料和离子导体，写出阴、阳极的电极反应式及总反应式。

五、随堂练习

1. 下列叙述错误的是（   ）

A．生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱

B．用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈

C．在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液

D．铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀

2. 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（   ）

A. 电解时以精铜作阳极

B．电解时阳极发生还原反应

C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu = Cu2+ + 2e-

D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥（   ）

3. 下列描述中，不符合生产实际的是（   ）

A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C．在冶金工业上，常用电解法制取钠、镁、铝等金属

D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

4. 下列关于电解氯化钠水溶液（两根石墨棒作电极）的叙述正确的是（　 ）

A. 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色

B. 若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色

C. 电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

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

5. 关于下列各图的说法中，正确的是（   ）

A．①中阴极处能产生使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体   

B．②中待镀铁制品应与电源正极相连

C．③中电子由b极流向a极

D．④中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应

【学习效果】

一、单项选择题I

1．下列关于电解槽的叙述中不正确的是（   ）

A．与电源正极相连的是电解槽的阳极

B．在电解槽的阴极发生还原反应

C．溶液中的阳离子移向电解槽的阴极

D．电子从电源的负极沿导线流入阴极

2．下列物质不属于氯碱工业产品的是（   ）

A．液氯 B．盐酸 C．乙烯 D．漂白粉

3. 关于电镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（   ）

A. 都用粗铜做阳极、纯铜做阴极

B. 电解液的成分都保持不变

C. 阳极反应都只有Cu－2e－===Cu2＋

D. 阴极反应都只有Cu2＋＋2e－===Cu

4．下列关于金属冶炼的说法正确的是（   ）

A．由于Al的活泼性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产Al

B．可以用钠加入氯化镁溶液中制取镁

C．电解饱和食盐水可以制备金属钠

D．金属冶炼的方法由金属的活泼性决定

5. 如图为电解饱和食盐水的简单装置，下列有关说法正确的是（   ）

A. 电解一段时间后，向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色

B. 蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应

C. 铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝

D. 蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触

6. 利用如图所示装置可实现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. 该电解池的阴极反应可表示为Ag＋＋e－===Ag

D. 当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初

7. 如图A为直流电源，B为浸透饱和NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后发现B上的c点显红色，为实现铁上镀铜，接通K后，使c、d两点短路，下列叙述正确的是（   ）

A. a为直流电源的负极

B. c极上发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

C. f电极为铜板

D. e极发生还原反应

二、单项选择题II

8． 一种电解法合成氨的装置如图所示，该法采用高质子导电性的SCY陶瓷，用吸附在它内外表面上的金属Pd多晶薄膜做电极，实现了570 ℃、常压下高转化率合成氨。下列叙述正确的是（   ）

A．阴极的电极反应式为 N2＋8H＋＋6e－===2NH

B．该装置工作时，H＋从a极区向b极区迁移

C．每生成1 mol NH3，有3 g H2被氧化

D．该装置实现了在常温常压下高转化率合成氨

9．我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂Ni/Co@石墨烯，可以高效去除合成气中的H2S杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（   ）

A．铠甲催化剂电极上的电势高于Ｍ电极上的电势

B．阴极的电极反应式为2H++2e-=H2↑

C．通电后，阳极区溶液的pH值降低

D．生成H2和Sx的物质的量之比为1：x

三、非选择题

10. 如图，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。试回答下列问题：

（1）A极为电源的____极。

（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是____________________。

（3）乙装置中F极附近显红色的原因是______________________。

（4）欲用丙装置精炼铜，G应该是_______(填“精铜”或“粗铜”)，电解质溶液是________。

（5）已知氢氧化铁胶体中含有带正电荷的红褐色胶粒，那么装置丁中的现象是___________________。