鲁科版高二化学选择性必修第1册 电能转化为化学能（2）.pptVIP

我们继续分析阴极的反应。阴极反应物在阴极得到电子发生还原反应，溶液中的铜离子、锌离子、二价铁离子等阳离子都可以得到电子被还原，那哪一种离子优先在阴极上放电呢？仍然可以依据离子放电顺序来进行判断。阴极上，金属阳离子得电子能力越强越先放电。依据金属活动顺序表可知，金属锌、铁、镍比铜活泼，因此铜离子得电子能力强于溶液中的锌离子、二价铁等离子（点）因此在电解过程中，Cu2+比Zn2+、二价铁等离子优先在阴极上放电，沉积在阴极材料上。Zn2+、Fe2+和Ni2+等离子则留在了溶液中。（点）在铜的电解精炼过程中，作为阳极的粗铜不断溶解，产生铜离子进入到溶液，而溶液中的铜离子在阴极获得电子变成铜单质析出，结果使粗铜变成了精铜（工业上常称为电解铜）。所以依据铜的电解精炼可以实现提纯铜的目的。电解后得到的精铜纯度可达到99.95%～99.98%，完全能满足作为导线的要求。而且在电解过程形成的阳极泥中银、金、铂等贵金属的含量较高，具有提取回收价值。（点）电镀是电解原理的另一种重要应用，所用的装置与电解装置相同。那什么叫电镀。我们说，应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法叫作电镀。电镀的主要目的是提高金属的抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属制品的外观。例如，通常在铁制品表面镀上锌、锡、铬、镍等金属，以达到保护铁制品的目的。（点）那你能来设计一个电镀装置给铁钉镀铜吗？请画出装置示意图，并填写表格，说明设计思路及依据。我们给大家提供的实验用品有：铁钉,铜片,石墨棒,硫酸铜溶液,烧杯,导线,电源。（点）为了达到铁钉镀铜的目的，需要考虑以下三个核心问题，1.镀层金属是什么？2.待镀金属是什么?3.如何使镀层金属沉积在待镀金属表面？（点）依据实验目的可知，镀层金属是铜待镀金属是铁钉。那如何利用电解的方法使镀层金属沉积在待镀金属表面呢？（点）铁钉是待镀金属，是不参与化学反应的，所以铁钉可以作阴极材料。（点）要在铁钉上镀上铜，所以硫酸铜溶液中的铜离子作阴极反应物，铜离子在阴极得到电子以铜单质的形式析出附着在铁钉表面，从而使铁钉镀上铜。（点）因为硫酸铜溶液中铜离子在阴极放电，所以随着反应的进行，铜离子在逐渐的消耗。如何补充消耗的铜离子呢？（点）可以选择铜片作为阳极反应物，铜片失去电子形成铜离子进入溶液。（点）铜片是金属也可以充当阳极材料。（点）为了使电镀装置能够正常工作还需要形成闭合回路。离子导体为硫酸铜溶液，电子导体为金属导线。依据电镀装置的设计思路，请同学们画出铁钉镀铜的实验装置示意图。（点）你画的实验装置示意图和我的一样吗？这个电镀装置能达到铁钉镀铜的目的吗？（点）我们用铁钥匙替换铁钉，应用设计的电镀装置进行了如下实验，请大家一起观看实验视频。烧杯中盛放的是硫酸铜溶液，铜片做阳极，将铁钥匙用一个支撑物挂在烧杯壁上，连接导线，接通电源。电解一段时间后，先取出铜片，再取出铁钥匙。（点）通过实验我们可以看到铁钥匙上镀上了一层铜，还可以看到阳极铜片也被溶解了。（点）我们一起梳理一下这套电镀装置中的电极反应。在阳极：铜失去电子形成铜离子进入溶液，在阴极：铜离子得到电子形成铜单质附着在镀件上。因此在电镀过程中，电镀液中铜离子的浓度基本保持不变，而其他的离子如SO42-、H+和OH-等不参加电极反应。（点）细心的同学可能也注意到了刚才的实验视频中铁制品上镀的铜不是很美观，铜并没有均匀细致的附着在铁制品上，那有什么好的措施能让铜更好地附着在铁制品上？（点）镀层能否很好地附着在镀件上，与镀层表面的洁净和平整程度有很大的关系。比如铁制品需要除锈，最好使用新的铁制品，经水洗、氢氧化钠溶液除油、盐酸清洗等，然后用清水洗净后立即进行电镀。并且电镀时，为了得到均匀、光洁、致密的镀层，经常需要在电镀液中加入有关助剂。（点）由铁钉镀铜这个探究活动可知，在电镀装置中，镀件用作阴极材料；镀层金属用作阳极材料，利用其氧化溶解来提供镀层金属；电镀液通常采用含有镀层金属离子的盐溶液。（点）分析完了铜的电解精炼和电镀。接下来我们利用电解的原理来解决实际应用中遇到的一个问题。以石墨为电极进行电解水的实验时，为了增强导电性，经常向水中加入少量的稀H2SO4或稀KOH溶液或Na2SO4溶液。有些同学可能会有这样一个疑问加入这些试剂不会影响电解水的产物吗？接下来我们先分析讨论加入稀硫酸时的情况（点）向水中加入稀硫酸后溶液的离子成分发生变化，存在的离子有氢离子，硫酸根离子、氢氧根离子。在电场作用下，H+向阴极移动，SO42-、OH-向阳极移动。这些离子在两极如何反应呢？(点)溶液中除了氢离子，氢氧根离子外还多了硫酸根离子，阴极放电的仍然是氢离子。那在阳极放电的仍然是氢氧根离子还是多出的硫酸根离子呢？