第2节 电能转化为化学能——电解
第2课时 电解的应用
二、电解原理的应用
1.电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气
(1)装置
(2)现象
①阳极上:
②阴极上:
(3)原理分析及电极反应
电解时U形管中,Cl-、OH-移向阳极,H+,Na+移向阴极。
①阳极离子放电顺序:
电极反应:
②阴极离子放电顺序:
电极反应:
(4)总反应化学方程式:
离子方程式:
注意:在上面的电解饱和食盐水的实验中,电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO,H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中,为避免这几种产物混合,需要使反应在特殊的电解槽中进行。
2、铜的电解精炼:
如右图为电解法精炼铜的装置,其中阳极为 ,阴极为 ,电解质溶液为 溶液,粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属。
阳极发生的主要反应为: -。(杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应:Fe=Fe2++2e-。Zn=Zn2++2e-,Ni=Ni2++2e-。由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少,这三种金属不反应,以单质的形式沉积在底部,得到阳极泥)。
阴极的反应为 。(由于Fe2+、Zn2+、Ni2+得电子能力比 Cu2+弱且量又少,故Fe2+、Zn2+、Ni2+不反应,以离子的形式留在溶液中,经过上述反应,粗铜中的杂质被除去,变成了精铜,能满足作为导线的要求,这就是铜的精炼)。
3、电镀
【活动•探究】
根据电解原理和铜的精炼的操作,利用如下材料:铁制品、铜片、CuSO4溶液、导线、直流电源,试设计一个实验,在铁钉表面镀上一层铜。
思路:铜的精炼中,粗铜为阳极,Cu失电子变成以Cu2+,溶液中的Cu2+在阴极得电子,生成Cu单质,即在阴极上析出了铜。故要在铁制品表面镀铜,可让 做阳极, 为阴极, 溶液为电解质溶液,设计成如下图所示的装置。
现象:
电极反应:
阳极:
阴极:
该过程就是电镀。
(1)电镀:。
(2)构成要素:
电极:
电镀溶液:
知识点一 氯碱工业
1.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
2.下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )
知识点二 精炼铜及电镀池
3.下列关于铜电极的叙述不正确的是( )
A.在镀件上镀铜时镀件作阴极 B.在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极
C.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极 D.用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极
4.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)( )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-―→Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
知识点三 电化学计算
5.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂,在A池中加入0.05 mol•L-1的CuCl2溶液,B池中加入0.1 mol•L-1的AgNO3溶液,进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )
A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1 C.2∶1∶1∶1 D.2∶1∶2∶1
6.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a g时,在阳极上同时产生b L氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为( )
A.22.4axb B.11.2axb C.5.6axb D.2.5axb
练基础落实
1.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
A.a为正极,b为负极;NaClO和NaCl B.a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
C.a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl D.a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
2.如图所示,在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4试液,通直流电,一段时间后U形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”,从左到右颜色的顺序是( )
A.蓝、紫、红 B.红、蓝、紫