人教版高中化学选修4(教案+习题)4.3电解池(二)最全版

课题 4.3电解池(二)课型新授课主备人授课人授课班级授课时间2017.教学目标知识与技能：了解氯碱工业，电镀，冶金的原理过程与方法培养学生的实验操作能力，团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力情感态度与价值观通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识教学重点电解池原理教学难点电解池应用教学过程【引言】上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。

电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例.【板书】二、电解原理的应用【讲解】电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。

【板书】1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气【投影】实验装置及原理按上图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。

同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。

接通直流电源后，注意管内发生的现象。

【讲解】在这个反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH―浓度增大而呈碱性。

【板书】(1) 实验原理：阳极(放电顺序：Cl->OH-)：2Cl―-2e == Cl2↑ (氧化反应)阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2↑(还原反应)总反应：2NaCl+2H2O 电解2NaOH +H2↑+ Cl2↑阴极阳极【注意】在学习电解食盐水的化学原理时，学生往往不容易理解碱为什么在阴极区生成。

这点可以从H＋在阴极上大量被还原，从而引起水的电离平衡被破坏，来分析在阴极区积累大量OH-的理由。

【板书】(2)工业制备方法---离子交换膜法【讲解】由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。

将电解槽隔成阴极室和阳极室和阴极室，它只允许阳离子(Na ＋)通过，而阻止阴离子(Cl -、OH -)和气体通过。

这样既能防止阴极产生的H 2和阳极产生的Cl 2相混合而引起爆炸，又能避免Cl 2和NaOH 作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。

【讲解】其原料粗盐中含有泥沙、Ca 2＋、Mg 2＋、Fe 3＋、SO 42―等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。

【投影】粗盐的成份：泥沙、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO 42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca 2+.Mg 2+精制盐水)SO (BaCl 242-除过量)(除泥沙及沉淀过滤)Ba .Ca (CO Na 2232++除过量)CO (23-除适量盐酸)Mg .Ca (22++除阳离子交换塔)Fe .Mg (NaOH32++除过量【讲解】除杂质时所加试剂的顺序要求是Na 2CO 3必须在BaCl 2之后，加入盐酸在过滤之后。

【提问】工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？【学生活动】指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。

【提问】怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？ 【板书】2、电解精炼铜粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO 4溶液作电解液。

【投影】见下页【学生活动】请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。

【学生总结】CuSO 4溶液中有Cu 2+、H +、SO 42-、OH -等四种离子,通电后Cu 2+、H +移向阴极，SO 42-、OH -移向阳极，阴极上Cu 2+放电变成Cu 聚集在阴极板（精铜）上。

【板书】阴极(精铜)：Cu 2+＋2e -＝Cu【讲解】SO 42-和OH -虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu 原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu 原子失电子被溶解。

【板书】阳极(粗铜)：Cu －2e -＝Cu 2+【提问】粗铜中所含的杂质（如：Zn 、Fe 、Ni 、Ag 、Au 等）是如何除去的呢？【讲解】比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。

如： Zn －2e -＝Zn 2+；Ni-2e -＝Ni 2+；由于这些离子比Cu 2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。

比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。

【板书】比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥课后习题【巩固练习】1．下列关于电解池的叙述中，不正确的是（）A．与电源正极相接的是电解池的阴极B．与电源负极相接的是电解池的阴极C．电解池的阳极发生氧化反应 D．电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极2．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是（） A．CuCl2B．AgNO3C．NaCl D．H2SO43． 用铂电极分别电解KCl 溶液和K 2SO 4溶液时，都会出现的现象或实验结果是（ ）A ．溶液中K +离子浓度都不变B ．溶液的pH 都不变C ．阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的气体D ．阴极上都生成可燃的气体4．下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确．．．的是（ ）A ．精铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO 4溶液作电解液B ．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu 2+ +2e －＝CuC ．粗铜中的多数杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D ．电解铜的纯度可达99.95% ～ 99.98%5．甲、乙两个电解池均以Pt 为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO 3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16 g ，乙池中某电极上析出0.64 g 金属，则乙池中溶质可能是（ ）A ．CuSO 4B ．MgSO 4C ．Hg(NO 3)2D ．Na 2SO 4 6．有一电解池中X ，Y 分别是直流电源的两极，通电后发现a 极板质量增加，b 极板处有组合a 极板b 极板 X 电极 Z 溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO 4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO 3 D铜石墨负极CuCl 27．对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。

下列有关说法中正确的是（ ）A ．电解熔融Al 2O 3制备金属铝时，要加入冰晶石，使Al 2O 3在较低温度下熔解。

B ．电解熔融CaCl 2时，金属钙在阳极生成C ．可用电解饱和MgCl 2溶液 的方法获得金属镁D ．熔融NaOH 可生成金属钠、O 2以及H 2 8．如图所示，下列叙述正确的是（ ）A ．Y 与滤纸接触处有氧气生成B ．X 为正极，发生氧化反应C ．Y 为阴极，发生还原反应D ．X 与滤纸接触处变红 9浸湿，然后平述正确的是（ ）A ．铅笔端作阳极，发生还原反应B ．铂片端作阴极，发生氧化反应C ．铅笔端有少量的氯气产生D ．a 点是负极，b 点是正极10．电解原理在化学工业中有广泛应用。

右图表示一个电解池，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。

请回答以下问题：（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试液，则①电解池中X 极上的电极反应是。

在X 极附近观察到的现象是。

②Y 电极上的电极反应式是， 检验该电极反应产物的方法是。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a 选用CuSO 4溶液，则X Yab①X 电极的材料是，电极反应式是。

②Y 电极的材料是，电极反应式是。

（说明：杂质发生的电极反应不必写出）③假若电路中有0.04摩尔电子通过时，阴极增重克。

11．下图A 为直流电源，B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的 滤纸，C 为电镀槽．接通电路后发现B 上的c 点显红色。

请填空：（1）电源A 的a 为极。

（2）滤纸B 发生的总反应方程式为（3）欲在电解槽中实现铁上镀锌，接通K 后，使c 、d 两点短路，则电极e 上发生的 反应为，电极f 上发生的反应为，槽中盛放的电镀液可 以是或（填两种即可）。

【能力提升】 12．用图所示的装置进行电解。

通电一会儿，发现湿润的淀粉KI 试纸的C 端变为蓝色。

（1）A 中发生反应的化学方程式为。

（2）在B 中观察到的现象是。

（3）室温下，若从电解开始到时间t s ，A 、B 装置中共收集到气体0.168 L(标况)，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A 中溶液体积恰为1000 mL ，则A 溶液的pH 为。

13．X 、Y 、Z 、W 为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。

已知： X 可分别与Y 、W 形成X 2Y 、X 2Y 2、XW 等共价化合物； Z 可分别与 Y 、W 形成Z 2Y 、Z 2Y 2、ZW 等离子化合物。

请回答： （1）Z 2Y 2的化学式是，所含有的化学键类型为， 它与水反应的离子方程式为。

（1） 如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞的溶液的ZW 饱和溶液， （2） C （Ⅰ）、C （Ⅱ）为多孔石墨电极。

接通S 1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。

则此时总反应 的离子方程式为。

（3）如果接通S 1，断开S 2时，铅蓄电池中消耗的硫酸的物质的量为2mol ， 则两极得到气体体积在标准状况下共为L 。

（4）一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S 1，接通S 2，电流表的指针 发生偏转。

此时：C(Ⅰ)的电极名称是（填写正极或负极）；C(Ⅱ)的电极反应式是。

该装置的总反应为，此时装置中存在的能量转化形式为（5）铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X 2Y 2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是：。

答案1．A 2．B 3．D 4．A 5．A 6．A 7．A 8．C 9．D10． （1）①2H ++ 2e -= H 2↑ 放出气体，溶液变红。

②2Cl -- 2e -= Cl 2 ↑ 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y 电极附近，试纸变蓝色。

（2）①纯铜 Cu 2+ + 2e - = Cu ②粗铜Cu - 2e - = Cu 2+③1.2811．（1）正 （2）电解C D Na 2S溶液FePt P t Cu B · 电源 E F · 淀粉KI 试纸 AgNO 3溶液2NaCl+2H 2O 2NaOH+Cl 2↑ +H 2↑ （3）Zn －2e —＝Zn 2+Zn 2++2e —＝ZnZnSO 4溶液 ZnCl 2溶液12．（1）4AgNO 3 + 2H 2O 4Ag + O 2↑+4HNO 3 （2）铜片溶解，有气体、蓝色沉淀产生 （3）213．（1） Na 2O 2离子键和共价键 2Na 2O 2 +2H 2O ＝ 4Na ++4OH —+ O 2↑（2） 2Cl －+2H 2O Cl2↑+H 2↑+2OH － （3） 44.8 （4）负极 Cl 2 + 2e －＝2Cl －Cl 2+H 2+2NaOH ＝2NaCl ＋2H 2O 化学能转化为电能（5）Cu + H 2O 2 + 2H +＝Cu 2++ 2H 2O电解电解。