(教案)第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用-【提分教练】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修一(鲁科版2019)

第2课时　电解原理的应用 学习任务目标 通过对电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理应用的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 1．原电池是把化学能转化为电能的装置，电解池是将电能转化为化学能的装置，因此二次电池放电时相当于原电池，充电时相当于电解池。 2．用石墨做电极电解熔融的氯化钠，阴极反应为2Na＋＋2e－===2Na，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。 1．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 2．铜的电解精炼 (1)装置 (2)阳极泥：铜的电解精炼过程中，粗铜中不如铜活泼的金属与其他不溶性杂质混在一起沉积在电解池底部形成的物质。 3．电镀 (1)定义：电镀是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 ①电镀方案 ②电极材料及反应 阳极：铜片，Cu－2e－===Cu2＋ 阴极：铁钉，Cu2＋＋2e－===Cu (4)电镀池的构成 4．电化学储能技术 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，阳极反应为VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋，阴极反应为V3＋＋e－===V2＋。充电时蓄电池的正极连接电源的正极做阳极，负极连接电源的负极做阴极。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．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)氯碱工业中，阳极区产生H2和NaOH。 (　　) ×　提示：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，粗铜做阴极，精铜做阳极。 (　　) ×　提示：精炼铜装置中，粗铜做阳极，精铜做阴极。 (3)电镀铜和电解精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)不变。 (　　) ×　提示：电镀铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)不变；精炼铜过程中，电解质溶液中c(Cu2＋)减小。 (4)电镀时，镀件应连接电源的正极。 (　　) ×　提示：电镀时，镀件做阴极，应连接电源的负极。 2．关于电解法精炼铜，下列叙述正确的是(　　) A．以精铜做阳极，粗铜做阴极 B．电解过程中硫酸铜溶液浓度可能逐渐减小 C．阳极产生氧气，阴极析出精铜 D．阳极泥中可能含有金、银、锌等 B　解析：电解法精炼铜是以精铜做阴极，以粗铜做阳极，用含有Cu2＋的溶液(一般为CuSO4溶液)做电解质溶液进行的粗铜精炼过程。阳极反应为Fe－2e－===Fe2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故A、C错误；由于阳极为粗铜，杂质离子可以在阳极失电子进入溶液，此时阴极为溶液中的铜离子得电子变成单质铜析出，故电解质溶液中铜离子浓度减小，B正确；阳极泥中可能含有活动性比铜弱的金属，如金、银等，但比铜活泼的锌等会失电子形成离子进入溶液，D错误。 3．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是(　　) A．锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子 B．锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子 C．锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有亚铁离子 A　解析：根据电镀的特点知在铁制品上镀一定厚度的锌层，正确的做法是锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子，A正确。 电解原理的应用 电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 探究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溶液，则在X极附近观察到什么现象？写出两极的电极反应和总反应的离子方程式。 提示：X极放出气体，溶液变红。 X极(阴极)：2H＋＋2e－===H2↑，Y极(阳极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，总反应为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 探究2：如何检验电解过程生成的产物？ 提示：在U形管的两端滴加酚酞溶液，电解时X极附近溶液变红色，证明反应生成了OH－；在X极用向下排空气法收集一试管气体，用拇指堵住管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，听到轻微的响声或尖锐的爆鸣声，证明气体是H2；把湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y极，试纸变蓝色，证明气体是Cl2。 探究3：如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X、Y电极的材料是什么？写出两极的电极反应(说明：杂质发生的电极反应不必写出)。 提示：X极为纯铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；Y极为粗铜，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。 探究4：若用该装置进行铁棒上镀铜，电解液a选用CuSO4溶