2012高二化学优化巩固课件：第四章 第三节 第二课时　电解原理的应用（新人教版选修4）

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第二课时　电解原理的应用
一、氯碱工业
1．饱和食盐水中的离子
在饱和食盐水中，氯化钠完全电离产生了 和 ，
同时水部分电离产生了 和 .
2．离子的移动方向
通电后 和 向阴极移动， 和 向阳极
移动．
Na＋
H＋
Cl－
OH－
Na＋
H＋
Cl－
OH－
3．电极上的放电顺序
阳极： > ，阴极： >_ .
4．电极反应
阳极： ，
阴极： .
5．总反应
.
Cl－
OH－
2Cl－―2e－===Cl2↑
H＋
Na＋
2H＋＋2e－===H2↑
1．在氯碱工业上电解饱和食盐水通常以石墨作阳极，
铁网作阴极，能否将电极接反？
提示：不能．因为只有惰性电极作阳极时，Cl－才会放电产生Cl2，而铁是活性电极，如果铁作阳极，电极反应是Fe－2e－===Fe2＋.
二、电镀
1．概念
应用 原理在某些金属表面镀上一薄层
或 的方法．
2．目的
使金属增强 ，增加 ．
合金
电解
抗腐蚀能力
其他金属
美观和表面硬度
3．原理
(1)电极的选择：
阳极： ；阴极： ．
(2)电解质溶液的选择：使用含有 的电解
质溶液．
镀层金属
镀层金属离子
待镀金属制品
(3)电极反应(以镀铜为例)：
阳极：Cu－2e－=== Cu2＋，
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu.
(4)电解液的变化：由于阳极上生成的 的物质的
量和阴极上析出的 的物质的量相等，所以溶
液 ．
阳离子
没有变化
阳离子
4．粗铜精炼
用电解法精炼粗铜时，用 作阳极， 作阴极， 作电解质溶液．
粗铜
粗铜
硫酸铜溶液
三、电冶金
1．需用电冶金法冶炼的金属：电解法适合于 、
、 等活泼金属的冶炼．
2．发生的电极反应(电解法制铝)：
阳极：2O2－―4e－===O2↑.
阴极： .
钠
镁
铝
Al3＋＋3e－===Al
2．电解法制取钠、镁、铝时能不能电解含有这些金属
阳离子的水溶液？
提示：不能，水溶液中含有氢离子，而氢离子比以上三种金属的阳离子易得电子.
1．如果用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U
形管的两端滴加2滴石蕊溶液，通电后阴极处溶液变蓝 (　　)
提示：正确．阴极处生成H2和NaOH，溶液显碱性．
2．在上述实验后如果将两电极互换，继续通电，则此
时阳极处溶液褪色 (　　)
提示：正确．原来阴极生成的NaOH与后来互换电极后生成的Cl2发生反应生成NaClO.NaClO具有强氧化性，将其蓝色漂白而使之褪去．
3．电解精炼铜应用的是电镀原理 (　　)
提示：正确．阳极粗铜中的铜失电子后，阴极有铜析出，符合电镀原理．
一、原电池、电解池、电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀一层其他金属的装置
原电池 电解池 电镀池
装置
举例
原电池 电解池 电镀池
形成条件 ①活泼性不同的两电极(连接) ②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应) ③形成闭合回路④自发的氧化还原反应 ①两电极接直流电源②两电极插入电解质溶液③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子
原电池 电解池 电镀池
装置特征 无电源，两极材料不同 有电源，两极材料可同可不同 同电解池
电极名称 负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属) 阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极 名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件
原电池 电解池 电镀池
电极
反应 负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 阳极：氧化反应，阴离子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子
原电池 电解池 电镀池
带电粒子的移动 阳离子向正极移动阴离子向负极移动 阴离子向阳极移动阳离子向阴极移动 同电解池
原电池 电解池 电镀池
主要
应用 ①金属的电化学腐蚀
②制造化学电源 ①氯碱工业②电冶金
③精炼铜 ①增强金属抗腐蚀能力
②增加美观和表面硬度
实质 均是发生氧化还原反应，两电极得失电子数相等
[特别关注]
电化学装置的注意事项
(1)注意原电池与电解池的电极名称、电极反应类型．
(2)注意串联电路中，相同时间内通过各电极的电量
相等．
(3)注意电镀池的特殊结构.
二、电化学计算的基本方法
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算．不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：
1．根据电子守恒法计算
用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等．
2．根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算．
3．根据关系式计算
根据得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式．
[特别关注]
电解的计算
首先正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；
其次注意溶液中多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；
最后根据得失电子守恒进行相关计算．
考查点一　电解原理的应用
[例1]　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．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
.
[答案]　A
[解析]　电解熔融的氧化铝制取金属铝时，应用惰性材料作电极；精炼粗铜时阳极是粗铜：Cu－2e－===Cu2＋；阴极是纯铜：Cu2＋＋2e－===Cu；电解质溶液：CuSO4溶液(含H2SO4)．电解饱和食盐水：阳极是钛网；阴极是碳钢网：镀锌时阳极是锌：Zn－2e－===Zn2＋；阴极是镀件：Zn2＋＋2e－===Zn，电镀液是ZnCl2溶液．
1．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(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，其电极反应式为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＋和Zn2＋
D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析：电解精炼时，阳极发生的是氧化反应，金属失电子，生成金属阳离子，在给出的金属中铁和锌都比镍活泼，先失电子，此时阴极已经有镍析出，所以两极的质量变化不相等；电解后溶液中的阳离子还应有镍离子．
答案： D
考查点二　有关电解的计算
[例2]　有三个烧杯，分别盛有氯化铜、氯化钾和硝酸银三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8 g，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为 (　　)
A．4∶1　　　　　　　　 B．1∶1
C．4∶3 D．3∶4
[解析]　串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定值．不必注意电极增重是多少．只要判断出生成何种气
体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，
就可以通过得失电子守恒，判断气体体积之比，第一个
烧杯中放出Cl2，第二个烧杯中放出Cl2和H2，第三个烧
杯中放出O2.在有1 mol电子转移时，分别是0.5 mol、0.5
[答案]　 C
mol、 0.5 mol和0.25 mol.所以共放出有色气体(Cl2) 0.5＋0.5＝1 mol，无色气体(O2和H2) 0.5＋0.25＝0.75 mol.
[关键一点]
根据得失电子守恒及元素的化合价可得出常见电极产物计算关系式：
物质：2H2～O2～2Cl2～2Cu～4Ag～4H＋～4OH－～4e－
n(mol): 2 1 2 2 4 4 4 4
2．在外界提供相同电量的条件下，Cu2＋或Ag＋分别按
Cu2＋＋2e－ === Cu或Ag＋＋e－===Ag在电极上放电，
若析出铜的质量为1.92 g，则析出银的质量为 (　　)
A．1.62 g B．6.48 g
C．3.24 g D．12.96 g
答案： B
解析：1.92 g铜的物质的量为0.03 mol，需转移电子的物质的量为0.06 mol，当转移0.06 mol电子时可生成银的物质的量也是0.06 mol，其质量是6.48 g.
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