【2012优化方案 精品课件】苏教版 化学 选修6专题5课题2　电解与电镀（共43张PPT）

(共43张PPT)
课题2　电解与电镀
学习目标
1.通过电解饱和食盐水实验，加深对电解原理的理解。
2.通过铁钉镀锌实验，加深对电镀原理的认识。
3.学习设计简单的电解、电镀装置；体会观察和分析实验现象对于化学研究的重要性。
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
探究整合应用
课题2
课前自主学案
自主学习
一、实验原理
1．电解
电流通过电解质溶液在阴、阳两极引起_________反应的过程叫做电解。把______转变为_________的装置叫做电解槽或电解池。与直流电源的负极相连的电极是电解池的____极(发生______反应)，与直流电源的正极相连的电极是电解池的____极(发生______反应)。通电时，电子从电源的负极流出，并沿导线流回电源的正极，可在两极分别得到不同的产物。
氧化还原
电能
化学能
阴
还原
阳
氧化
在电解时，电解质必须先______成自由移动的离子,在通直流电后，阴、阳离子分别移向两极而放电。如果电解质溶液里含有不止一种阴离子或阳离子，则离子在电极上放电有一定的顺序。
工业上用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氯气和氢气。该电解过程的电极反应为：
阴极：_________________
阳极：__________________
总反应方程式：
________________________________________
电离
2H＋＋2e－===H2↑
2Cl－－2e－===Cl2↑
2．电镀
电镀是应用_______原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀时，待镀的金属制品作____极，镀层金属作____极，用含有 ________________的溶液作电镀液。在直流电的作用下，阳极发生氧化反应，金属失去电子成为阳离子进入溶液；阴极发生还原反应，金属离子在阴极上获得电子，沉积在镀件表面形成一层均匀、光洁而致密的镀层。如在铁片上镀锌的电极反应为：
阴极： ________________ (还原反应)
阳极： ________________ (氧化反应)
电解
阴
阳
镀层金属离子
Zn2＋＋2e－===Zn
Zn－2e－===Zn2＋
思考感悟
1．若用铁棒作阳极，石墨作阴极电解氯化钠溶液,情况会怎样？写出此时电解的电极反应式。
【提示】　若用铁棒作阳极，石墨作阴极电解氯化钠溶液，由于阳极铁棒参加电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，而阴极反应不变，2H＋＋2e－===H2↑，导致阴极区显碱性，阳极产生的Fe2＋遇阴极区产生的OH－产生白色氢氧化亚铁沉淀。
二、实验步骤
1．电解饱和食盐水
取一具支U形管，向管内加入饱和食盐水，并滴入几滴酚酞溶液,分别在两端插入铁棒和碳棒，作为阴极和阳极。接上直流电源(6～9 V)(如图所示)，观察到的实验现象：铁棒上产生_________气体，铁棒附近的溶液变____色；碳棒上产生______色气体，该气体使碘化钾淀粉溶液变____色。
无色无味
红
黄绿
蓝
2．铁钉镀锌
(1)电镀液的配制：先向烧杯中加入50 mL蒸馏水，再加入3.5 g ZnCl2、12.5 g KCl、1.5 g硼酸，搅拌使之溶解，调节溶液的pH为5～6。
(2)镀件的处理：用细砂纸打磨铁钉，使铁钉粗糙的表面变得光滑，用水洗净；把铁钉放入80 ℃ 2 mol·L－1 _______ 溶液中浸泡5 min，除去油污，用水洗净；再将铁钉放入1∶2的稀盐酸中浸泡5～10 s,取出，洗净。
(3)电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用______作阳极， ______作阴极，接通6 V的直流电源，电镀2～5 min，观察到____________________ ___________。
NaOH
锌片
铁钉
铁钉表面有银白色
镀层生成
思考感悟
2．(1)工业生产中为什么要对用于电解的饱和食盐水进行精制，以除去Ca2＋、Mg2＋等杂质离子？
(2)电镀前对镀件预处理的目的是什么？
【提示】　(1)如果不除去Ca2＋、Mg2＋等杂质离子，阴极产生的OH－与Ca2＋、Mg2＋等离子结合成Ca(OH)2、Mg(OH)2沉淀而增加电耗，缩短电极的寿命。
(2)电镀前对镀件进行预处理，使镀件洁净和表面光滑，使镀层能更好的附着在镀件上，从而提高镀层质量。
自主体验
解析：选D。从离子放电顺序可知，电解氯化镁溶液时，在阴极只能是水电离出的H＋得电子，得不到单质Mg。制金属镁是电解熔融的氯化镁。
解析：选A。当电解时，活泼金属作阳极，活泼金属先失电子被氧化，所以一般除电镀池外活泼金属不能作阳极。
3.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是(　　)
A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．一个电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
课堂互动讲练
电解的基本原理
1．电解
在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。
2．电解池阴、阳极判断
电解池阴、阳极判断较为简单，根据外接电源的极性即可确定。连接电源正极的为阳极，连接电源负极的为阴极。
如果没有说明外接电源的电极，则根据电极反应的现象确定。凡根据反应现象(一般是电极质量减小、在惰性电极上生成氧气或氯气、电极附近pH降低等)能判断出发生氧化反应，为阳极；根据反应现象(一般是电极质量增加、在惰性电极上生成氢气、电极附近pH增大等)能判断出发生还原反应，为阴极。
某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2，对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。
【思路点拨】　以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应：
例1
第一阶段　阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu
第二阶段　阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。
变式训练1　(2011年镇江高二检测)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　)
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小
C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
解析：选D。A错，因为随着电解的进行，硫酸溶液的浓度逐渐增大，pH逐渐减小；B错，因电解稀氢氧化钠溶液，水逐渐减少，pH要逐渐增大；C错，因为电解硫酸钠溶液，在阴极和阳极上析出的产物分别是H2和O2，它们的物质的量之比为2∶1；D对，因为电解氯化铜溶液，在阴极和阳极上析出的产物分别是Cu和Cl2，物质的量之比为1∶1。
电解饱和食盐水
例2
(2011年无锡高二检测)下图能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)
【解析】　电解NaCl溶液时的产物是NaOH、H2、Cl2。NaOH生成后存在于氯化钠溶液中，可用酚酞检验。Cl2在流出电子的阳极上生成并在阳极上逸出，可用淀粉碘化钾溶液检验。H2在电子流入的阴极上生成并在阴极上逸出，可用小试管收集后根据有无爆鸣声检验。
【答案】　D
【规律方法】　与直流电源的正极相连接的为阳极，阳极上发生氧化反应,失去的电子回到正极；与直流电源负极相连接的为阴极，阴极上发生还原反应，接受负极流出的电子。
变式训练2　某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
解析：选B。本题从电极名称和电解后溶液的主要成分两方面进行设问。首先，a、b电极为电源上的电极，原电池的电极名称与电解池的电极名称不同，应为正极或负极，排除选项C和D。其次，如图所示的电解池中，要使Cl2能被溶液“完全吸收”，是让上边一个电极产生Cl2，还是让下边一个电极产生Cl2？让阳极产生的Cl2通过阴极附近的碱溶液，Cl2才能被完全吸收。第三，电解池中产生Cl2的阳极对应的电源电极名称是正极。
铁钉镀锌
电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2浓溶液)
阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn
电镀过程中电解质溶液浓度不发生变化。
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．铁作阴极，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
例3
【解析】　根据电镀原理，应用镀层金属作阳极,镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液，因此选A。
【答案】　A
变式训练3　(2011年徐州高二检测)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＋＜Ni2＋＜Cu2＋)(　　)
A．阳极发生还原反应，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－===Ni
B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等
C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：选D。依据电解反应规律，镍精炼时粗镍作阳极，发生氧化反应：Ni－2e－===Ni2＋,由于Zn、Fe还原性大于Ni，所以阳极同时发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu、Pt还原性小于Ni，所以不反应，故A错误，D正确。纯镍作阴极，电解质溶液需含有Ni2＋，由于Ni2＋氧化性大于Zn2＋、Fe2＋，所以阴极反应只有Ni2＋＋2e－===Ni,故B、C错误。
探究整合应用
阿伏加德罗常数的测定
在电解反应中，电极上析出物质的质量(Δm)与通过电极的电量(Q)成正比，即与通过电解液的电流强度(I)和通电时间(t)的乘积成正比。测出通过电解液的电荷总量，可以算出参与反应的电子数和析出金属的原子数，结合测得的析出物质的质量，就可算出阿伏加德罗常数(NA)。
如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。
例
(1)当以I＝0.21 A的电流电解60 min后，测得铜片A的质量增加了0.25 g，则该图装置中的X端应与直流电源的________极相连，它是电解池的______极。
(2)电解后铜片B的质量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA的值(已知电子电量e＝1.60×10－19 C)。
【解析】　因为铜片A的质量增大，A为电解池的阴极，Cu2＋＋2e－===Cu，X端应与直流电源的负极相连接。铜片B则为电解池的阳极：Cu－2e－===Cu2＋，其质量减小。
知能优化训练
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