专题1 第二单元 第4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（苏教版2019）

第4课时　电解原理的应用 一、惰性电极电解饱和食盐水 装置图 [微思考] 若向电解饱和食盐水实验中滴入酚酞溶液，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。原因是阴极区H＋放电，使c(OH－)增大，使酚酞变红色。 现象 阳极 产生黄绿色气体 阴极 产生无色气体 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，Zn2＋浓度增大。 电极 反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋(主要反应)，其他反应：比铜活泼的金属(如锌等)失电子发生的电极反应：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu，其他离子：H＋、Zn2＋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)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 [微思考] ①将镀件在酸溶液中浸泡的目的是什么？ 提示：除去镀件上的铁锈。 ②电镀后溶液中锌离子的浓度如何变化？ 提示：不变。阳极进来的锌离子和阴极出来的锌离子物质的量一样。 [微点拨] 电镀时的注意事项：把镀件打磨光滑；电流要稳定，且不要太大；电镀过程中不要震动铁钉。 目的 电镀除了提升美观和增加表面硬度之外，更主要的目的是增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化等 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 铁钉上镀锌实验 实验用品 (1)药品和试剂：铁钉、锌片、2 mol·L－1NaOH溶液、浓盐酸、ZnCl2、KCl、硼酸、浓硝酸、蒸馏水。 (2)仪器：托盘天平、烧杯、试管、玻璃棒、镊子、药匙、导线、细砂纸、直流电源(6～9 V) 实验装置 现象 阳极锌片逐渐溶解；阴极铁钉上有银白色金属生成 　　　　　　　　　　　　　　　　 [新知探究(一)] 电解原理的应用 [情境质疑] 铝虽然储藏量比铁多，但是，人们炼铝比炼铁晚得多。这是因为铝的化学性质比铁活泼，不易还原，因此从矿石中冶炼铝也就比较困难。这样，铝一向被称为“年轻的金属”。Al(OH)3经过一系列反应可获得粗铝，利用熔融状态下物质密度不同，通过三层液电解精炼法可由粗铝获得高纯铝(装置如图所示)。 1．该装置工作时，电极A是电解池的阴极还是阳极？ 提示：粗铝作阳极，失电子发生氧化反应，高纯铝作阴极，铝离子得到电子发生还原反应，A为电解池阴极，B为电解池阳极。 2．熔融粗铝时加入铜的作用是什么？ 提示：利用熔融状态下物质密度不同，通过三层液电解精炼法可由粗铝获得高纯铝，熔融粗铝时加入铜的作用是增大阳极熔融物的密度。 [生成认知] 1．原电池、电解池、电镀池的判断 (1)若装置中无外加电源，则该装置可能为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断。 (2)若有外接直流电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；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。 (3)若多个单池相互串联，又有外接直流电源时，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)，有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。 2．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 3.电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋2e