第1章 第3节 第2课时 电解原理的应用(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第二课时　电解原理的应用 一、惰性电极电解饱和食盐水 装置及现象 　　 [微思考] 若电解饱和食盐水的阳极材料换为铜，阳极反应是否发生改变？ 提示：若阳极材料换为铜，此时阳极反应为Cu－2e－===Cu2＋，由此可以看出分析电解装置时首先要注意阳极材料。 原理 分析 阳极 阳极离子放电顺序：Cl－>OH－，电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，电极反应：2H＋＋2e－===H2↑ 反应方程式 化学方程式 2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 离子方程式 2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ 二、铜的电解精炼 装置 [微提醒] ①电解精炼铜时，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电解精炼铜过程中，阴离子浓度不变，Cu2＋浓度减小，Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋浓度增大。 电极 反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋(主要反应)；Zn－2e－===Zn2＋； Fe－2e－===Fe2＋；Ni－2e－===Ni2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu，其他离子：H＋、Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋留在溶液中 阳极泥 铜的电解精炼过程中，粗铜中不如铜活泼的金属(银、金、铂)等贵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 三、电镀 概念 电镀是应用电解的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 [微规律] 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。 原理 阳极 阴极 电镀液 镀层金属 镀件 含镀层金属离子的溶液 铁钉镀铜 实验目的 在铁钉上镀铜 实验用品 铁钉、铜片、石墨棒、CuSO4溶液、烧杯、导线、电源 实验原理 阳极 阴极 电解质溶液 装置图 铜片 铁钉 CuSO4溶液 实验现象 阳极铜片逐渐溶解；阴极铁钉上有红色物质生成 四、钒液流电池 装置 [微点拨] 可充电电池放电过程属于原电池，充电过程属于电解池。 充电过程 VO2＋在阳极被氧化为VO，V3＋在阴极被还原为V2＋ 应用 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 [新知探究(一)] 电解原理的应用 [探究活动] 模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如图，闭合开关K时，电流计○G 的指针将发生偏转。 1．哪个装置是原电池？哪个装置是电解池？ 提示：甲、乙构成原电池，丙是电解池。 2．若模拟氯碱工业生产烧碱、氯气和氢气。 (1)如何选用电极材料和电解质溶液？ 提示：c电极用Pt或石墨，d电极用铁丝(其他导体均可)，X溶液为饱和食盐水。 (2)若c、d电极均为Pt，c电极上的产物是什么？d电极上的产物是什么？ 提示：c电极为阳极，产物为氯气；d电极为阴极，产物为氢气和氢氧化钠。 3．若模拟电镀生产，在铁件上镀一层金属银。 (1)若c电极用Ag，如何选用阴极材料和电解质溶液？反应前后电解质溶液中的浓度如何变化？ 提示：c电极用Ag，d电极用铁件，X溶液为AgNO3溶液，电解前后硝酸银溶液的浓度基本不变。 (2)若c电极用石墨，电极反应式如何书写？反应前后电解质溶液中的浓度如何变化？ 提示：阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极：Ag＋＋e－===Ag。电解后电解质溶液的浓度降低。 [生成认知] 1．铜的电解精炼与电镀铜对比 电解精炼铜 电镀铜 电极材料 阴极 精铜 镀件 阳极 粗铜 纯铜 电极反 应式 阳极 Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋等 Cu－2e－===Cu2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu(精铜) Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液浓度的变化 Cu2＋减少，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解质溶液成分及浓度均不变 2.原电池、电解池、电镀池的判断方法 若装置中无外加电源 则该装置为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断 若有外接直流电源，两极插入电解质溶液中 则是电解池或电镀池。其中，当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属阳离子属同种元素时，则为电镀池 若多个单池相互串联 若有外接直流电源，则为电解池或电镀池；若无外接直流电源时，较活泼的金属电极为原电池的负极(电子输出极)，该装置为原电池，其余为电镀池或电解池。 3．电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活