2018苏教版高中化学选修六5.2《电解与电镀》ppt课件 |
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2018苏教版高中化学选修六5.2《电解与电镀》ppt课件 铁钉镀锌 电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2浓溶液) 阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋ 阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn 电镀过程中电解质溶液浓度不发生变化。 在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( ) A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B．铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子 例3 【解析】 根据电镀原理，应用镀层金属作阳极,镀件作阴极，含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液，因此选A。 【答案】 A 变式训练3 (2011年徐州高二检测)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，其电极反应式为：Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少量与阴极质量的增加量相等 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 解析：选D。依据电解反应规律，镍精炼时粗镍作阳极，发生氧化反应：Ni－2e－===Ni2＋,由于Zn、Fe还原性大于Ni，所以阳极同时发生反应：Zn－2e－===Zn2＋，Fe－2e－===Fe2＋，Cu、Pt还原性小于Ni，所以不反应，故A错误，D正确。纯镍作阴极，电解质溶液需含有Ni2＋，由于Ni2＋氧化性大于Zn2＋、Fe2＋，所以阴极反应只有Ni2＋＋2e－===Ni,故B、C错误。 探究整合应用 阿伏加德罗常数的测定 在电解反应中，电极上析出物质的质量(Δm)与通过电极的电量(Q)成正比，即与通过电解液的电流强度(I)和通电时间(t)的乘积成正比。测出通过电解液的电荷总量，可以算出参与反应的电子数和析出金属的原子数，结合测得的析出物质的质量，就可算出阿伏加德罗常数(NA)。 如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中,铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。 例 (1)当以I＝0.21 A的电流电解60 min后，测得铜片A的质量增加了0.25 g，则该图装置中的X端应与直流电源的________极相连，它是电解池的______极。 (2)电解后铜片B的质量________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)列式计算实验测得的阿伏加德罗常数NA的值(已知电子电量e＝1.60×10－19 C)。 【解析】 因为铜片A的质量增大，A为电解池的阴极，Cu2＋＋2e－===Cu，X端应与直流电源的负极相连接。铜片B则为电解池的阳极：Cu－2e－===Cu2＋，其质量减小。 * * 课题2 电解与电镀 学习目标 1.通过电解饱和食盐水实验，加深对电解原理的理解。 2.通过铁钉镀锌实验，加深对电镀原理的认识。 3.学习设计简单的电解、电镀装置；体会观察和分析实验现象对于化学研究的重要性。 课前自主学案 自主学习 一、实验原理 1．电解 电流通过电解质溶液在阴、阳两极引起_________反应的过程叫做电解。把______转变为_________的装置叫做电解槽或电解池。与直流电源的负极相连的电极是电解池的____极(发生______反应)，与直流电源的正极相连的电极是电解池的____极(发生______反应)。通电时，电子从电源的负极流出，并沿导线流回电源的正极，可在两极分别得到不同的产物。 氧化还原 电能 化学能 阴 还原 阳 氧化 在电解时，电解质必须先______成自由移动的离子,在通直流电后，阴、阳离子分别移向两极而放电。如果电解质溶液里含有不止一种阴离子或阳离子，则离子在电极上放电有一定的顺序。 工业上用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氯气和氢气。该电解过程的电极反应为： 阴极：_________________ 阳极：__________________ 总反应方程式： ________________________________________ 电离 2H＋＋2e－===H2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2．电镀 电镀是应用_______原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀时，待镀的金属制品作____极，镀层金属作____极，用含有 ________________的溶液作电镀液。在直流电的作用下，阳极发生氧化反应，金属失去电子成为阳离子进入溶液；阴极发生还原反应，金属离子在阴极上获得电子，沉积在镀件表面形成一层均匀、光洁而致密的镀层。如在铁片上镀锌的电极反应为： 阴极： ________________ (还原反应) 阳极： ________________ (氧化反应) 电解 阴 阳 镀层金属离子 Zn2＋＋2e－===Zn Zn－2e－===Zn2＋ 思考感悟 1．若用铁棒作阳极，石墨作阴极电解氯化钠溶液,情况会怎样？写出此时电解的电极反应式。 【提示】 若用铁棒作阳极，石墨作阴极电解氯化钠溶液，由于阳极铁棒参加电极反应：Fe－2e－===Fe2＋，而阴极反应不变，2H＋＋2e－===H2↑，导致阴极区显碱性，阳极产生的Fe2＋遇阴极区产生的OH－产生白色氢氧化亚铁沉淀。 二、实验步骤 1．电解饱和食盐水 取一具支U形管，向管内加入饱和食盐水，并滴入几滴酚酞溶液,分别在两端插入铁棒和碳棒，作为阴极和阳极。接上直流电源(6～9 V)(如图所示)，观察到的实验现象：铁棒上产生_________气体，铁棒附近的溶液变____色；碳棒上产生______色气体，该气体使碘化钾淀粉溶液变____色。 无色无味 红 黄绿 蓝 2．铁钉镀锌 (1)电镀液的配制：先向烧杯中加入50 mL蒸馏水，再加入3.5 g ZnCl2、12.5 g KCl、1.5 g硼酸，搅拌使之溶解，调节溶液的pH为5～6。 (2)镀件的处理：用细砂纸打磨铁钉，使铁钉粗糙的表面变得光滑，用水洗净；把铁钉放入80 ℃ 2 mol·L－1 _______ 溶液中浸泡5 min，除去油污，用水洗净；再将铁钉放入1∶2的稀盐酸中浸泡5～10 s,取出，洗净。 (3)电镀操作：用烧杯作电镀槽，加入电镀液，用______作阳极， ______作阴极，接通6 V的直流电源，电镀2～5 min，观察到_______________________________。 NaOH 锌片 铁钉 铁钉表面有银白色 镀层生成 思考感悟 2．(1)工业生产中为什么要对用于电解的饱和食盐水进行精制，以除去Ca2＋、Mg2＋等杂质离子？ (2)电镀前对镀件预处理的目的是什么？ 【提示】 (1)如果不除去Ca2＋、Mg2＋等杂质离子，阴极产生的OH－与Ca2＋、Mg2＋等离子结合成Ca(OH)2、Mg(OH)2沉淀而增加电耗，缩短电极的寿命。 (2)电镀前对镀件进行预处理，使镀件洁净和表面光滑，使镀层能更好的附着在镀件上，从而提高镀层质量。 自主体验 解析：选D。从离子放电顺序可知，电解氯化镁溶液时，在阴极只能是水电离出的H＋得电子，得不到单质Mg。制金属镁是电解熔融的氯化镁。 解析：选A。当电解时，活泼金属作阳极，活泼金属先失电子被氧化，所以一般除电镀池外活泼金属不能作阳极。 3.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是( ) A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的 B．一个电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 课堂互动讲练 电解的基本原理 1．电解 在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 2．电解池阴、阳极判断 电解池阴、阳极判断较为简单，根据外接电源的极性即可确定。连接电源正极的为阳极，连接电源负极的为阴极。 如果没有说明外接电源的电极，则根据电极反应的现象确定。凡根据反应现象(一般是电极质量减小、在惰性电极上生成氧气或氯气、电极附近pH降低等)能判断出发生氧化反应，为阳极；根据反应现象(一般是电极质量增加、在惰性电极上生成氢气、电极附近pH增大等)能判断出发生还原反应，为阴极。 某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2，对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。 【思路点拨】 以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应： 例1 第一阶段 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 第二阶段 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。 变式训练1 (2011年镇江高二检测)用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( ) A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 解析：选D。A错，因为随着电解的进行，硫酸溶液的浓度逐渐增大，pH逐渐减小；B错，因电解稀氢氧化钠溶液，水逐渐减少，pH要逐渐增大；C错，因为电解硫酸钠溶液，在阴极和阳极上析出的产物分别是H2和O2，它们的物质的量之比为2∶1；D对，因为电解氯化铜溶液，在阴极和阳极上析出的产物分别是Cu和Cl2，物质的量之比为1∶1。 电解饱和食盐水 例2 (2011年无锡高二检测)下图能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( ) 【解析】 电解NaCl溶液时的产物是NaOH、H2、Cl2。NaOH生成后存在于氯化钠溶液中，可用酚酞检验。Cl2在流出电子的阳极上生成并在阳极上逸出，可用淀粉碘化钾溶液检验。H2在电子流入的阴极上生成并在阴极上逸出，可用小试管收集后根据有无爆鸣声检验。 【答案】 D 【规律方法】 与直流电源的正极相连接的为阳极，阳极上发生氧化反应,失去的电子回到正极；与直流电源负极相连接的为阴极，阴极上发生还原反应，接受负极流出的电子。 变式训练2 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 解析：选B。本题从电极名称和电解后溶液的主要成分两方面进行设问。首先，a、b电极为电源上的电极，原电池的电极名称与电解池的电极名称不同，应为正极或负极，排除选项C和D。其次，如图所示的电解池中，要使Cl2能被溶液“完全吸收”，是让上边一个电极产生Cl2，还是让下边一个电极产生Cl2？让阳极产生的Cl2通过阴极附近的碱溶液，Cl2才能被完全吸收。第三，电解池中产生Cl2的阳极对应的电源电极名称是正极。 |
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