化学：1.2《电能转化为化学能-电解》学案（1）（鲁科版选修4）
文档属性
| 名称 | 化学：1.2《电能转化为化学能-电解》学案（1）（鲁科版选修4） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-12-05 15:27:00 | ||
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文档简介
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电能转化为化学能——电解
三维目标
知识目标 运用电解原理分析铜的电解精炼，及电镀的原理
过程与方法 提高学生的实验能力和分析能力
情感与价值 从能量的角度理解化学的重要性，培养学习兴趣
[复习回顾]
用惰性电极电解下列电解质溶液，请按要求填表：
电解质（溶液） 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式 溶液酸碱性变化 pH变化 溶液复原所需物质
CuCl2
HCl
Na2SO4
H2SO4
NaOH
NaCl
CuSO4
AgNO3
[问题导入]
1、工业上为什么对粗铜进行精炼？其精炼的原理是什么？
2、粗铜精炼后能得到哪些物质？
3、什么是电镀？其特点是什么？写出电镀铜的两极反应式？
[课前自主学习]
一、铜的电解精炼
1、电解精炼铜时，__________作阴极，__________作阳极，硫酸酸化的__________________作电解液，当通以直流电时，作为__________逐渐在电解槽底部，这样可得到纯度达99.95%-99.98%的铜。
2、精炼铜时的电极反应
阳极：________________________________________________________________
阴极：________________________________________________________________
二、电镀
1、电镀是______________________________________________________________的过程。
2、电镀的主要目的是___________________________________________________________。
3、电镀的原理
电镀时，通常把__________作阴极，把__________作阳极，利用__________溶解提供镀层金属，也可用__________电极作阳极，镀层金属则由__________提供；用____________________作电镀液，加入各种助剂。在直流电作用下，__________表面覆盖上一层__________的镀层。
若要在Fe上镀Zn，所用的电镀装置图（如右图）。
写出相应的电极反应式：
阳极：_______________________________________
阴极：________________________________________
（在镀件上析出）
合作探究
[探究一] 一、铜的电解精炼
1、精炼的目的：________________________________________
2、反应发生后
二、粗铜中的杂质如Zn、Fe、Ni、Ag、Au等是如何除去的呢？阳极泥有何利用价值？
比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失去电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2+2e-→Cu，这会导致电解液浓度几乎不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来，可供提炼Au、Ag等贵金属。
例1 （2005年高考天津卷）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+。下列叙述正确的是（ ）
A、阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e-→Ni
B、电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C、电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+Zn2+
D、电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
[探究二]
三、实验探究：电镀
材料：铁钉、铜片或石墨片、硝酸铜或硫酸铜溶液、导线、外电源。
任务：镀铜
（1）请根据电解原理，设计一个给铁钉镀铜的实验方案，确定用什么电极材料、用什么电镀液、镀件做什么极。（提示：镀层能否很好地附着在镀件上与镀件表面的洁净和平整程度有很大关系）
电镀原理 电镀方案 电极材料
电镀液
镀件
（2）请实施你的实验方案，并进行总结。
[实验现象] 银白色的铁件变成了_____________
[实验结论] 铁件的表面__________________________
电极反应式：
阳极：_______________________________________
阴极：_______________________________________
[问题讨论] 电镀液CuSO4溶液的浓度为什么保持不变？
例2 在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（ ）
A、锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B、铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C、铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D、锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
[探究三] 四、与电解有关的计算
依据：两电极流过电子的量的相同
例3 在0°和1×105Pa下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生6.4g铜时，阴极放出（ ）
A、1.12L氢气 B、1.12L氧气 C、2.24L氢气 D、2.24L氧气
[达标练习]
1、电解CuSO4溶液时，若要达到以下三个要求：①阳极质量减少；②阴极质量增加；③电解溶液中c(Cu2+)不变，则可选用的电极是（ ）
A、纯铜作阳极，含Zn、Ag的Cu合金作阴极
B、含Zn、Ag的Cu合金作阳极，纯铜作阴极
C、用钝铁作阳极，纯铜作阴极
D、用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阳极
2、下列叙述中，不正确的是（ ）
A、电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B、原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极
C、电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D、电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3、用惰性电极完全电解某硫酸铜溶液后，中和电解液用去0.15mol/L的氢氧化钠溶液250mL，则在阳极和阴极上析出的氧化产物、还原产物的质量分别是（ ）
A、0.3g和1.2g B、0.6g和1.2g C、0.5g和0.6g D、0.6g和2.4g
4、下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）
A、铜锌原电池中铜是正极 B、用电解法精炼粗铜时精铜作阳极
C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D、电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
5、电解100mL16%的氢氧化钠溶液（密度为1g/cm3），用石墨作电极，10min后电解液的浓度为19.5%，这是因为（ ）
A、溶质增加了3.5g B、氢氧化钠的物质的量不变，而水被电解了1mol
C、氢氧化钠的消耗比水的消耗少
D、氢氧化钠不参加反应，只有水参加反应，且放出H2和O2，消耗了18g水
6、用惰性电极电解下列物质的溶液，当电路中通过相同电量时，在阴极上析出物质的质量最多的是（ ）
A、ZnSO4 B、CuSO4 C、K2SO4 D、AgNO3
7、在20℃时，用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液（阳极放出氧气），如有0.2mol电子发生转移，试回答以下问题：
（1）在阴极发生什么反应？写出电极反应式，阴极得到铜的质量是多少？
（2）在阳极发生什么反应？写出电极反应式。阳极得到氧气的体积（标准状况）是多少？
（3）电解后，溶液的pH发生了什么变化？为什么？
（4）如用铜片代替石墨作阳极，阳极发生什么反应？产物是什么？电解液的pH将如何变化？
8、如图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，回答：
（1）电源a是_______，C池是_______池。
A池电极反应，阳极为_________________________，阴极为__________________________。
C池电极反应，阳极为____________________________，阴极为_____________________。
（2）如果B槽中共收集到224mL气体（标准状况）且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变）。则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为______________________。
9、下图为相互串联的甲乙两个电解池，试回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是______________，材料是______________，电极反应为___________________________________，B极是_______，材料是______________，电极反应为：Cu—2e-===Cu2+，电解质溶液为______________。
（2）乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，Fe极附近呈_______色。
（3）若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为______________。
知识梳理
1、电解
2、电解原理的应用
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电能转化为化学能——电解
三维目标
知识目标 运用电解原理分析铜的电解精炼，及电镀的原理
过程与方法 提高学生的实验能力和分析能力
情感与价值 从能量的角度理解化学的重要性，培养学习兴趣
[复习回顾]
用惰性电极电解下列电解质溶液，请按要求填表：
电解质（溶液） 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式 溶液酸碱性变化 pH变化 溶液复原所需物质
CuCl2
HCl
Na2SO4
H2SO4
NaOH
NaCl
CuSO4
AgNO3
[问题导入]
1、工业上为什么对粗铜进行精炼？其精炼的原理是什么？
2、粗铜精炼后能得到哪些物质？
3、什么是电镀？其特点是什么？写出电镀铜的两极反应式？
[课前自主学习]
一、铜的电解精炼
1、电解精炼铜时，__________作阴极，__________作阳极，硫酸酸化的__________________作电解液，当通以直流电时，作为__________逐渐在电解槽底部，这样可得到纯度达99.95%-99.98%的铜。
2、精炼铜时的电极反应
阳极：________________________________________________________________
阴极：________________________________________________________________
二、电镀
1、电镀是______________________________________________________________的过程。
2、电镀的主要目的是___________________________________________________________。
3、电镀的原理
电镀时，通常把__________作阴极，把__________作阳极，利用__________溶解提供镀层金属，也可用__________电极作阳极，镀层金属则由__________提供；用____________________作电镀液，加入各种助剂。在直流电作用下，__________表面覆盖上一层__________的镀层。
若要在Fe上镀Zn，所用的电镀装置图（如右图）。
写出相应的电极反应式：
阳极：_______________________________________
阴极：________________________________________
（在镀件上析出）
合作探究
[探究一] 一、铜的电解精炼
1、精炼的目的：________________________________________
2、反应发生后
二、粗铜中的杂质如Zn、Fe、Ni、Ag、Au等是如何除去的呢？阳极泥有何利用价值？
比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失去电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2+2e-→Cu，这会导致电解液浓度几乎不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来，可供提炼Au、Ag等贵金属。
例1 （2005年高考天津卷）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+。下列叙述正确的是（ ）
A、阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2++2e-→Ni
B、电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C、电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+Zn2+
D、电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
[探究二]
三、实验探究：电镀
材料：铁钉、铜片或石墨片、硝酸铜或硫酸铜溶液、导线、外电源。
任务：镀铜
（1）请根据电解原理，设计一个给铁钉镀铜的实验方案，确定用什么电极材料、用什么电镀液、镀件做什么极。（提示：镀层能否很好地附着在镀件上与镀件表面的洁净和平整程度有很大关系）
电镀原理 电镀方案 电极材料
电镀液
镀件
（2）请实施你的实验方案，并进行总结。
[实验现象] 银白色的铁件变成了_____________
[实验结论] 铁件的表面__________________________
电极反应式：
阳极：_______________________________________
阴极：_______________________________________
[问题讨论] 电镀液CuSO4溶液的浓度为什么保持不变？
例2 在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（ ）
A、锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
B、铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
C、铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
D、锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子
[探究三] 四、与电解有关的计算
依据：两电极流过电子的量的相同
例3 在0°和1×105Pa下，用铂电极电解硫酸铜溶液，当阴极产生6.4g铜时，阴极放出（ ）
A、1.12L氢气 B、1.12L氧气 C、2.24L氢气 D、2.24L氧气
[达标练习]
1、电解CuSO4溶液时，若要达到以下三个要求：①阳极质量减少；②阴极质量增加；③电解溶液中c(Cu2+)不变，则可选用的电极是（ ）
A、纯铜作阳极，含Zn、Ag的Cu合金作阴极
B、含Zn、Ag的Cu合金作阳极，纯铜作阴极
C、用钝铁作阳极，纯铜作阴极
D、用石墨作阳极，用惰性电极(Pt)作阳极
2、下列叙述中，不正确的是（ ）
A、电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
B、原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极
C、电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D、电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3、用惰性电极完全电解某硫酸铜溶液后，中和电解液用去0.15mol/L的氢氧化钠溶液250mL，则在阳极和阴极上析出的氧化产物、还原产物的质量分别是（ ）
A、0.3g和1.2g B、0.6g和1.2g C、0.5g和0.6g D、0.6g和2.4g
4、下列关于铜电极的叙述正确的是（ ）
A、铜锌原电池中铜是正极 B、用电解法精炼粗铜时精铜作阳极
C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D、电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
5、电解100mL16%的氢氧化钠溶液（密度为1g/cm3），用石墨作电极，10min后电解液的浓度为19.5%，这是因为（ ）
A、溶质增加了3.5g B、氢氧化钠的物质的量不变，而水被电解了1mol
C、氢氧化钠的消耗比水的消耗少
D、氢氧化钠不参加反应，只有水参加反应，且放出H2和O2，消耗了18g水
6、用惰性电极电解下列物质的溶液，当电路中通过相同电量时，在阴极上析出物质的质量最多的是（ ）
A、ZnSO4 B、CuSO4 C、K2SO4 D、AgNO3
7、在20℃时，用石墨电极电解饱和硫酸铜溶液（阳极放出氧气），如有0.2mol电子发生转移，试回答以下问题：
（1）在阴极发生什么反应？写出电极反应式，阴极得到铜的质量是多少？
（2）在阳极发生什么反应？写出电极反应式。阳极得到氧气的体积（标准状况）是多少？
（3）电解后，溶液的pH发生了什么变化？为什么？
（4）如用铜片代替石墨作阳极，阳极发生什么反应？产物是什么？电解液的pH将如何变化？
8、如图所示，通电5min后，电极5的质量增加2.16g，回答：
（1）电源a是_______，C池是_______池。
A池电极反应，阳极为_________________________，阴极为__________________________。
C池电极反应，阳极为____________________________，阴极为_____________________。
（2）如果B槽中共收集到224mL气体（标准状况）且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变）。则通电前溶液中Cu2+的物质的量浓度为______________________。
9、下图为相互串联的甲乙两个电解池，试回答：
（1）甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是______________，材料是______________，电极反应为___________________________________，B极是_______，材料是______________，电极反应为：Cu—2e-===Cu2+，电解质溶液为______________。
（2）乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，Fe极附近呈_______色。
（3）若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为______________。
知识梳理
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2、电解原理的应用
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