第三课时电解池
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第3课时 电解池的工作原理[目标要求] 1.理解电解原理,初步掌握一般电解反应产物的判断方法。
2.掌握电解电极反应方程式的书写。
3.了解电解反应的一般规律。
一、电解1.概念 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
2.特点 (1)电解是最强有力的氧化还原手段,是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。
(2)电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程。
二、电解池1.定义把电能转化成化学能的装置。
2.形成条件(1)直流电源;(2)两个电极:与电源正极相连的一极是阳极;与电源负极相连的一极是阴极;(3)电解质溶液或熔融电解质;(4)形成闭合回路。
3.装置及电极反应以电解CuCl 2溶液为例(1)装置(2)电极反应阴极 Cu 2++2e -===Cu 发生还原反应阳极 2Cl --2e -===Cl 2发生氧化反应总反应 CuCl 2=====电解Cu +Cl 2↑4.电子流向和离子流向(1)电子流向电源负极―→电解池阴极电解池阳极―→电源正极(2)离子流向阳离子―→电解池阴极阴离子―→电解池阳极5.电解熔融NaCl 时的电极反应式为阳极:2Cl --2e -===Cl 2↑(氧化反应);阴极:2Na ++2e -===2Na(还原反应)。
知识点一 电解池1.下列有关电解池的说法正确的是( )A .在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极B .无论电解何种物质,阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等C.电解氯化铜溶液时,在阴极上有气体生成D.电解NaCl、CuCl2两种溶液,参加反应的物质是相同的答案 B解析与负极相连的是阴极。
电解氯化铜时,阳极上有氯气生成,阴极上有铜析出;电解NaCl溶液时,水参加了反应,而电解CuCl2溶液时,水没有参加反应。
2.学生欲完成反应Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑而设计了下列四个实验,你认为可行的是( )答案 C知识点二电解原理3.上图是电解CuCl2溶液的装置,两个电极是石墨电极,则下列有关判断正确的是( ) A.a为负极、b为正极 B.a为阳极、b为阴极C.电解过程中,Cl-浓度不变 D.电解过程中,d电极质量增加答案 D解析电流的方向是从正极到负极,根据图中电流方向,可知a为电源的正极,b为电源的负极,所以A项错误;在电解池中c、d才称为阳、阴极,所以B项错误;在电解过程中,阳极:2Cl--2e-===Cl2↑,阴极:Cu2++2e-===Cu,所以溶液中的Cl-浓度减小,C项错误;c与电源正极相接是阳极,d与电源的负极相接是阴极,所以c电极上析出氯气,d 电极上析出金属铜,质量增加,所以D项正确。
《选修四第四章第三节 电解池专题》导学案(第3课时)高二 班 第 组 姓名 组内评价 教师评价【课标要求】1、了解电解在电镀、氯碱工业、电冶金等方面的应用。
2、通过探究活动,培养观察、分析、推理及归纳总结的能力。
【难点重点】1、电解电解时电极产物的判断及电极反应式的书写2、离子放电顺序一、电解时电极产物的判断及电极反应式的书写1.电解产物的判断 (1)阳极产物①活性电极:________________失电子,_____ ___被溶解。
②惰性电极:溶液中阴离子放电,放电顺序:S 2->______>_______>_______>_______>含氧酸根(如SO 2-4、NO -3)。
若S 2-、I -、Br -、Cl -放电,产物分别是_____、______、______、______。
若OH -放电,则得_____和_____。
(2)阴极产物溶液中阳离子放电。
放电顺序:____>Hg 2+>______>______>H +,H +放电产物为______。
2.电极反应式的书写(1)确定电极:与电源正极相连的为____极,与电源负极相连的为____极。
(2)确定电极反应阳极:①活泼电极(如Ag 、Cu 、Fe 等)为阳极,则电极____失电子。
②惰性电极(如Pt 、石墨等)为阳极,则________________________失电子。
阴极:电解质溶液中________得电子。
(3)写电极反应式①列物质,标得失;②选离子,配电荷;③配个数,巧用水。
典例1 Cu 2O 是一种半导体材料,基于绿色化学理论设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如下,电解总反应为:2Cu +H 2O=====电解Cu 2O +H 2↑。
下列说法正确的是( )A .石墨电极上产生氢气B .铜电极发生还原反应C .铜电极接直流电源的负极D .当有0.1 mol 电子转移时,有0.1 mol Cu 2O 生成 变式训练1 写出用惰性电极电解下列电解质溶液的电极反应式及电解反应的化学方程式: (1)Ba(OH)2:____________________________________________________________________; ____________________________________________ ________________________(2)CuCl 2:______________________________________________________________________; ____________________________________________ ________________________(3)KCl :________________________________________________________________________; ____________________________________________ ________________________(4)AgNO 3:______________________________________________________________________。
高二化学组2011.09.07
【教学目标】通过电镀和铜的电解精炼了解电解质原理在工业上的实际应用【教学难点】电解精炼和电镀铜的原理
1、铜的电解精炼——仔细阅读课本15--16页,完成下列填空。
①粗铜中含有的杂质是
②工业上要对粗铜进行电解精炼的原因是
③电解法制精铜时,以做阴极,做阳极,做电解液,
电极反应式为:阴极:,阳极:。
作为杂质的较活泼金属氧化后的阳离子留在电解液中,比铜不活泼的金属杂质,则沉积在阳极底部,形成泥。
其主要成分是。
2、电镀:——仔细阅读课本16-17页,并思考填空
①电镀是的方法。
②电镀的主要目的是
③电镀的一般规律:阴极材料为,阳极材料为
电镀液为的溶液
【预习检测】1、火法炼铜得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、金和银等),其性能远不能达到电气工业的要求,工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。
在电解精炼时( )
A.精炼时粗铜接电源负极B.精炼时粗铜做阳极
C.杂质都将以单质形式沉积到池底
D.纯铜片增重2.56g,电路中通过电子的物质的量为0.08 mol
2、在铁制品上镀上一定厚度的锌层,以下设计方案正确的是()
A、锌作阳极,镀件作阴极,溶液含有锌离子
B、铂作阴极,镀件作阳极,溶液含有锌离子
C、铁作阳极,镀件作阴极,溶液含有亚铁离子
D、锌用阴极,镀件作阳极,溶液含有锌离子
高二化学组2011.09.07
一、铜的电解精炼:
如右图为电解法精炼铜的装置,其中阳极为,阴极为,电解质溶液为溶液,粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂
质金属。
★阳极发生的主要反应为:。
【思考1】铜电解精炼过程中,粗铜中的杂质是怎样被除去的?
答:杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应:Fe=Fe2++2e-。
Zn=Zn2++2e-,Ni=Ni2++2e-。
由于Pt、Ag、Au的金属性比
Cu弱且量又少,这三种金属不反应,以单质的形式沉积在底部,
得到阳极泥。
★阴极的反应为。
【说明】由于Fe2+、Zn2+、Ni2+得电子能力比 Cu2+弱且量又少,故Fe2+、Zn2+、Ni2+不反应,以离子的形式留在溶液中,经过上述反应,粗铜中的杂质被除去,变成了精铜,能满足作为导线的要求,这就是铜的精炼。
【思考2】在电解精炼铜的过程中,电解质溶液中Fe2+、Zn2+、Ni2+的浓度是怎样变化的?
【思考3】铜电解精炼较长时间后,电解质溶液中的Cu2+的浓度是怎样变化的?
二、电镀
【活动·探究】
根据电解原理和铜的精炼的操作,利用如下材料:铁制品、铜片、CuSO
4
溶液、导线、直流电源,试设计一个实验,在铁钉表面镀上一层铜。
思路:铜的精炼中,粗铜为阳极,Cu失电子变成以Cu2+,溶液中的Cu2+在阴极得电子,生成Cu单质,即在阴极上析出了铜。
故要在铁制品表面镀铜,可让做阳极,
为阴极,溶液为电解质溶液,
设计成如下图所示的装置。
现象:
电极反应:阳极:
阴极:
【注意】电镀过程中电解质溶液的浓度不变
【归纳总结】 (1)电镀:。
(2)构成要素:、、。
(3)电极:阴极阳极
(4)电镀溶液:
【当堂检测】
1、下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是( )
A.粗铜板作阳极
B.电解时,阳极发生氧化反应,而阴极发生的反应为Cu2++2e-=Cu
C.粗铜中所含Na、Fe、Zn等杂质,电解后以单质形式沉积槽底,形成阳极泥
D.电解铜的纯度可达99.95%~99.98%
2、若在铜片上镀银时,下列叙述正确的是( )
①将铜片接在电池的正极上②将银片接在电源的正极上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需用CuSO4溶液⑥需用AgNO3溶液作电解液( )
A.①③⑥B.②③⑥C.①④⑤D.②③④⑥
3、电解硫酸铜溶液时,若要求达到以下几点:①阳极质量减少②阴极质量增
加③电解液中[Cu2+]不变,则可选用的电极是()。
A.纯铜作阳极,含锌、银的铜合金作阴极
B.含锌、银的铜合金作阳极,纯铜作阴极
C.用纯铁作阳极,用纯铜作阴极D.用石墨作阳极,用惰性电极作阴极
4、电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示一个电
直流电源相连。
请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实
验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中X极上的电极反应式为。
在X极附
近观察到的实验现象是。
②Y电极上的电极反应式为。
检验该电极反应产物的方法是。
③要使电解后溶液恢复到电解前的状态,则需加入(或通入)__________。
(2)如果要用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是,电极反应式为。
②Y电极的材料是,电极反应式为。
(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
③电解完成后,CuSO4溶液的浓度_________(填―变大‖、―变小‖或―不变‖)(3)若要在铁制品表面镀上一层银,则可选用溶液为电解液,
①X电极的材料是,电极反应式为。
②Y电极的材料是,电极反应式为。
(3)若X、Y都是铜电极,a是浓度均为2mol·L-1的AgNO3与Cu(NO3)2的混合溶液1L,电解一段时间后X电极上有3.2g铜析出,此时直流电源已输出mol
电子。
3、下列关于铜电极的叙述正确的是
A、铜锌原电池中铜是负极
B、用电解法精炼铜时纯铜作阳极
C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D、电解稀硫酸制H
2、O
2
时铜作阳极
5.如果要在某铁制品表面镀上一层银,请你选择合适的电极材料和电镀液,画出装置图。
请就电镀过程中阴、阳离子的移动与放电情况以及电镀液浓度是否变化进行分析,写出电极反应式。