第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修第一册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2课时　电解原理的应用 发 展 目 标 体 系 构 建 1.通过对电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀等电解实例的认知，认识电解在实现物质转化和储存能量中的重要作用。 2.通过讨论电镀工业对环境造成的影响，提升“科学态度与社会责任”的学科素养。 1．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 　向上述实验中滴入酚酞溶液，接通电源后，哪个电极附近溶液的颜色发生了变化？为什么？ 提示：接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O电离出的H＋放电，水的电离平衡右移，使c(OH－)增大，即阴极区产生碱，使酚酞变红色。 2．铜的电解精炼 (1)装置 (2)粗铜成分 ①主要成分：Cu。 ②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等。 比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等。 (3)电极反应 微点拨：(1)粗铜中含Zn、Fe、Ag等杂质，同时间段内两电极改变的质量不相等，但两电极通过的电量相等。 (2)电解过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋浓度增大。 3．电镀 (1)定义：应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。 (2)目的：增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。 (3)根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案 电 镀 原 理 阳极： Cu－2e－===Cu2＋ 阴极： Cu2＋＋2e－===Cu 电镀 方案 电极 材料 阳极：铜片 阴极：铁钉 电镀液 CuSO4 溶液 镀件 铁钉 微点拨：电镀的特点：“一多、一少、一不变”。 (1)一多：是指阴极上有镀层金属沉积； (2)一少：是指阳极上有镀层金属溶解； (3)一不变：是指电镀后，电解质溶液中的离子浓度保持不变。 4．钒液流电池 以全钒液流电池为例，酸性溶液中钒通常以V2＋、V3＋、VO2＋、VO等形式存在。充电时，VO2＋在阳极被氧化为VO，V3＋在阴极被还原为V2＋。以液流电池为代表的电化学储能技术可为可再生能源发电提供有力的支持，缓冲昼夜、季节的用电变化对电网的影响。 1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。) (1)氯碱工业中，阳极区产生H2和NaOH。(　　) (2)精炼铜装置中，粗铜作阴极，精铜作阳极。(　　) (3)精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)不变。(　　) (4)电镀装置中，镀件作阴极，待镀金属作阳极。(　　) (5)电镀过程中，电解质溶液的浓度减小。(　　) 提示：(1)×　氯碱工业中，阴极区产生H2和NaOH，阳极区产生Cl2。 (2)×　精炼铜装置中，粗铜作阳极，精铜作阴极。 (3)×　精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 (4)√ (5)×　电镀过程中，电解质溶液的浓度不变。 2．欲在金属表面镀银，应把镀件挂在电镀池的阴极。下列各组中，选用的阳极金属和电镀液均正确的是(　　) A．Ag和AgCl溶液 B．Ag和AgNO3溶液 C．Fe和AgNO3溶液 D．Pt和Ag2SO4溶液 [答案]　B 3．粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为_________________； 若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解池中的存在形式和位置为_________ ___________________________________________________________________。 [答案]　c　Cu2＋＋2e－===Cu　Au、Ag以单质的形式沉积在c(阳极)下方，Fe以Fe2＋的形式进入电解液 电解原理的应用 (素养养成——证据推理与模型认知) 实验目的：模拟电解原理的应用。实验装置：如图所示： 1．若用如图所示装置，模拟氯碱工业，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式和总反应式分别是什么？用这种装置进行氯碱工业生产有什么缺点？如何改进？ 提示：若用如图所示装置，模拟氯碱工业，则电解质溶液c是NaCl溶液、电极a、电极b的电极材料分别为Pt电极或石墨。电解时，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，电解的总反应式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。该装置的缺点是生成的NaOH和Cl2以及Cl2与H2容易混合反应。改进的方法是在两极之间加一个离子交换膜。 2．若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电解质溶液c、电极a、电极b的电极材料分别是什么？电镀过程中电解质溶液的浓度如何变化？ 提示：若用如图所示装置，模拟铁制品上镀铜，则电极a是Cu，电极b是铁制品，电解质溶液c是CuSO4溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。 3．若用如图所示装置