(讲义)第1章 第3节 新知探究课6 电解原理的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(鲁科版2019)

新知探究课6　电解原理的应用 1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 2．认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3．能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式，并能利用守恒法进行计算。 一、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)向电解NaCl溶液的电解池中加入酚酞，阳极区变红。 (　　) (2)氯碱工业可以得到金属钠、Cl2和H2。 (　　) (3)电解饱和食盐水阴极产生的气体可使湿润的淀粉KI试纸变蓝。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)× 二、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 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)粗金属精炼时，粗金属作阳极，阳极泥是比被精炼金属不活泼的金属。 (　　) (2)精炼铜后，电解质溶液中含Zn2+、Cu2+、Ag＋、Fe2+等阳离子。 (　　) (3)精炼铜装置中，阴极得到32 g铜，阳极电子转移1 mol。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)√ 三、电镀　钒液流电池 1．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：提高金属的抗腐蚀能力、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 2．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+、V等形式存在。充电时，VO2+在阳极被氧化为V，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。 　白铁，我们日常生活中常用的一种金属材料，是一种镀锌铁。 在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，应怎样设计电镀池？ 提示：根据电镀的要求，应将锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子。 应用电解原理解决实际问题 模拟电解原理应用的实验装置如图所示： 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的电极材料、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：若用题图所示装置，模拟氯碱工业，则电解质溶液c是NaCl溶液，电极a的电极材料、电极b的电极材料为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阳离子交换膜。 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的电极材料、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：若用题图所示装置，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，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c、电极a的电极材料、电极b的电极材料分别是什么？电极反应式分别是什么？电镀过程中电解质溶液中Cu2+的浓度如何变化？ 提示：若用题图所示装置，模拟电解精炼粗铜(含Zn、Fe、Ag等杂质)，则电解质溶液c为CuSO4溶液、电极a为粗铜、电极b为纯铜。电解精炼过程中，阳极上发生的反应依次为Zn－2e－===Zn2+、Fe－2e－===Fe2+、Cu－2e－===Cu2+，阴极上发生的反应为Cu2+＋2e－===Cu，电镀过程中电解质溶液中Cu2+的浓度先减小后保持不变。 1．工业电解食盐水制备烧碱 工业电解食盐水制备烧碱时必须阻止OH－移向阳极，以使氢氧化钠在阴极富集，常用阳离子交换膜将两极溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。 如：氯碱工业中电解饱和食盐水的原理如图所示，可知溶液A的溶质是NaOH。 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 c(Cu2+)减小，比铜活泼的金属阳离子进入溶液 电解