《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修1人教版》

1. 铜的电解精炼
(1)铜的电解精炼原理

阳极材料：粗铜，电极反应：$Cu - 2e^{-}=Cu^{2 + }$；
阴极材料：精铜，电极反应：$Cu^{2 + } + 2e^{-}=Cu$；
(2)电解精炼的结果
粗铜中比铜活泼的金属 $Zn$、$Fe$、$Ni$ 等失去电子形成的阳离子进入溶液；不如铜活泼的金属$Ag$、$Au$、$Pt$等以单质的形式沉积在电解池的底部，与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥；阴极上得到精铜。

答案： 1．（1）粗铜 $Cu - 2e^{-}=Cu^{2 + }$ 精铜 $Cu^{2 + } + 2e^{-}=Cu$ （2）$Ag$、$Au$、$Pt$ 精铜

2. 电镀
(1)电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。
(2)目的：使金属增强抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。
(3)示例(在铁钉上面镀铜)：
实验方案设计及实施

(4)电镀池的设计
一般都是用含有镀层金属离子的盐溶液作电镀液；把镀层金属浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作阳极；镀件与直流电源的负极相连，作阴极。

答案： 2．（1）电解 金属 合金 （2）铁钉 $Cu^{2 + } + 2e^{-}=Cu$ 铜片 铜片 $Cu - 2e^{-}=Cu^{2 + }$ 红色物质 （4）含有镀层金属离子的盐溶液 镀层金属 镀件

1. 在 $Fe$ 上电镀 $Zn$，应用 $Zn$ 作阳极，用 $ZnSO_4$ 溶液作电镀液。 (√)
2. 电解精炼铜时，粗铜作阳极，活泼性比 $Cu$ 弱的杂质金属成为阳极泥沉在阳极区。 (√)
3. 电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中 $c(Cu^{2+})$ 均保持不变。 (×)

答案： 1．√ 2．√ 3．×

火法炼铜得到的粗铜中含多种杂质(如锌、金、银等)，其性能远不能达到电器工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。利用电解法可将含有 $Fe$、$Zn$、$Ag$、$Au$ 等杂质的粗铜提纯，回答下列问题：
(1)电解时粗铜作阳极，连接电源的正极，电极反应为$Cu - 2e^{-}=Cu^{2 + }$，$Fe - 2e^{-}=Fe^{2 + }$，$Zn - 2e^{-}=Zn^{2 + }$；纯铜作阴极，电极反应为$Cu^{2 + } + 2e^{-}=Cu$。
(2)电解质溶液应选择B(填字母)。
A. $CuCl_2$ 溶液
B. $CuSO_4$ 溶液
C. $ZnSO_4$ 溶液
(3)电解后，电解槽底部会形成含少量$Ag$、$Au$等金属的阳极泥。
(4)若纯铜片增重 $6.4\ g$，则电路通过的电子为0.2$mol$。

答案： 答案：（1）阳 正 $Cu - 2e^{-}=Cu^{2 + }$，$Fe - 2e^{-}=Fe^{2 + }$，$Zn -$ $2e^{-}=Zn^{2 + }$ 阴 $Cu^{2 + } + 2e^{-}=Cu$ （2）B （3）$Ag$、$Au$ （4）0.2
解析：（1）电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，溶液中的$Cu^{2 + }$得到电子后在阴极放电而析出，附着在阴极上，故粗铜作阳极，纯铜作阴极。（3）在电解时，比铜活泼的$Fe$、$Zn$先失去电子，变成$Fe^{2 + }$、$Zn^{2 + }$进入溶液，然后是铜失去电子，变成$Cu^{2 + }$进入溶液；$Ag$、$Au$等金属不如铜活泼，沉积在电解槽底部形成阳极泥。（4）$Cu^{2 + }$在阴极上得到电子形成$Cu$单质附着在阴极上，若纯铜片增重$6.4g$，$Cu$的物质的量是$0.1mol$，由于$Cu$是$ + 2$价金属，因此电路通过的电子为$0.2mol$。