第三讲电能转化为化学能(共17页)

1、PAGE PAGE 19第三讲 电能(dinnng)转化为化学能电解(dinji)【课标三维定向(dn xin)】.知识与技能 以电解熔融的氯化钠为例，理解电解的基本原理，能够正确判断电解池的阴极和阳极。了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的电解原理，能准确书写电极反应式和电解反应式；掌握惰性材料作电极时，离子的放电顺序。.过程与方法 通过理解电解的基本原理，体会电解原理的应用及计算。通过电解熔融的氯化钠、观看氯碱工业的模型、精炼粗铜及电镀铜等，培养观察、分析、推理、归纳总结、迁移探究的能力。.情感态度与价值观激发自主探究的意识，培养“由表及里”的分析问题的辩证唯物主义观点的教育。同时进行环境保护的

2、教育，提高环保意识。【学习策略指导】学习重点：以电解熔融的氯化钠为例，理解电解的基本原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。学习难点：了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的原理，体会电解原理的应用。（阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式。）第一课时电解原理问题一、电解【自主学习】电解熔融的氯化钠离子在电场中的 是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融的氯化钠中的和分别移向与电源负极和正极相连的电极。与电源负极相连的电极带有，Na在这个电极上得到电子，被还原成钠原子：；而与电源正极相连的电极带有，Cl在将电子转移给这个电极，自身被氧化成，最终生成：。将两个电极上所发生的反应

3、组合起来，就是电解氯化钠制备金属钠的化学反应：。电解的定义在的作用下，电解质在两个电极上分别发生和的过程。 要点强化指导电解时所用的电流必须是直流电，而不是交流电。熔融态电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。电解的过程实质是一个氧化还原(hun yun)反应发生的过程，这一过程在通常情况下是不能进行的。问题(wnt)二、电解池【自主(zzh)学习】 电解池的含义将转化为的装置被称为电解池。 电解过程中的能量变化在电解过程中，电源向反应体系提供能，电能转化为能而“储存”在反应物中。3. 电解池的电极：按照电化学规定，电解池中的两个电极是极、极，发生的电极叫做阳极（阳极与电源的相连）；发生的电极叫

4、做阴极（阴极与电源的极相连）。4. 构成电解池的条件：(1) (2) (3) (4) 【练习1】.分析下图，属于电解池的有 （ ）【练习2】下列说法正确的是 ( )电解是把电能转变成化学能； 电解是化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化； 任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生； 问题三、电极反应及其反应式的书写【自主学习】电极反应的含义在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个上分别进行的。每个电极上或是发生电子的变化，或是发生电子的变化，分别相当于的一半，这种反应常称为半反应。在电极上进行的半反应叫做电极反应，阳极上发生反应，阴极上发生反应。合作(hzu)探究1：电极与电子的移动(ydn

5、g)方向有怎样的特点？阳极(yngj)与电源的相连，阳极上发生反应，电子由电解质中的放电经电解池极、外电路到电源的极，即：极 电源的极；阴极与电源的极相连，阴极上发生反应，电子由电源的极、外电路到电解池极被电解质中的阳离子得到，即：电源的极 电解池的极。要点强化指导电极与溶液（或熔融电解质）中的离子移动电解池的极上有富积的大量的，故电解质中带电荷的离子向该极移动；电解池的极上缺失，故电解质中带电的离子向电解池的极移动。规律阴极： 发生还原反应的电极。判断阴极的方法 与电源“+”相连的电极， 得到电子的电极， 阳离子移到的电极。 阳极： 发生氧化反应的电极。判断阳极的方法 与电源“”相连的电极，

6、 失去电子的电极， 阴离子移到的电极。规律指导与总结：电极反应式的书写形式与步骤电极反应式的书写形式有两种（以Cl被氧化为例）：2Cl 2e Cl2；2Cl Cl2 2e 。举例：写出电解熔融NaCl的电极方程式总结电极反应式的书写步骤： 看电极：主要看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化；若为惰性电极，溶液或融化状态的电解质中的阴离子被氧化。阴极一般不参与反应。看离子：搞清溶液或融化状态的电解质中有哪些阳离子、阴离子，首先排出放电顺序，然后书写电极反应式。书写时一定不要忘了水的电离，水溶液中始终有H和OH，放电顺序中H和OH之后的离子一般不参与电极反应。两个电极反应式所带的电荷必

7、相等。书写时可依据总的反应式和某一电极(dinj)反应式来写另一电极反应式。用总的反应式减去某一电极反应式就等于另一电极反应式问题(wnt)四、电解质溶液(rngy)中各离子的放电顺序【自主学习】离子的放电是指离子失去电子或离子得到电子的过程。阴离子放电越容易，电子就越容易，性就越强；反之，阳离子放电越容易，电子就越容易，性就越强。阳离子的放电顺序（阴极）：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+（H+浓度较小）Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+H+（H+浓度较大）Cu2+ Fe3+Hg2+Ag+Pt2+Au3+Cu2+H+Cl-OH-e-e-石墨电极石墨电极 CuCl2溶液阴离子的放电顺序（阳极

8、）：S2IBrClOH含氧酸根离子（SO42、NO3等）F【问题分析】例题1：电解CuCl2溶液的电极反应的书写。针对性练习：1工业制镁是采用电解熔融的氯化镁的方法。试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。例题2：以石墨为电极电解Cu（NO3）2溶液和硫酸溶液。写出电极反应式； 写出电解的总反应式和离子方程式。针对性练习：2用惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是（ ）AH2和Cl2 BCu和Cl2 CH2和O2 DCu和O2 【总结】电解的几种类型 （1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；（

9、2）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；（3）电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，放氢生碱型；【课堂练习达标】3 下列关于电解槽的叙述不正确的是 （ ）A与电源正极相连的是电解槽的阴极 B与电源负极相连的是电解槽的阴极C在电解槽的阳极上发生氧化反应 D电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极4能用电解的原理说明问题的是 （ ） 电解是把电能转化成化学能；电解是把化学能转化成电能；电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；某些不能自发的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现；任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。

10、A B C D5电解下列物质的水溶液时，在阴极区无金属(jnsh)析出的是 （ ）AAgNO3 BCuCl2 CNaOH DCaCl26用石墨(shm)作电极，下列离子浓度相同时，在电解过程中最容易发生的电极反应是 （ ）A2Cl Cl2 2e B4OH 2H2O O24eCS2 S 2e D2Br Br2 2e7若电解(dinji)熔融的氢氧化钠，其有关的电极反应式及总反应式怎样？8在蒸馏水中按物质的量之比为1111加入AgNO3、Ba（NO3）2、K2SO4、NaCl，充分搅拌后，以铂电极电解该溶液，通电后最初所的还原产物与氧化产物的质量比为 （ ）A18 B13771 C35.5108

11、D10835.5 9用碳棒作电极，在H+、Na+、Cu2+、Ag+、Cl、NO3、SO42等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液：当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质的名称是 ；当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的名称是 ；当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质的名称是 ；电解过程中电解质和水都减少时，电解质的名称是 ；通过电子的物质的量与阴极析出的金属、阳极析出的气体的物质的量之比为421时，电解质的化学式是 。第二课时电解原理的应用问题一 、氯碱工业的电解原理（电解食盐水）【自主学习】分析：氯碱工业就是电解饱和食盐水，在饱和食盐水溶液中，含有、，阳离子、在阴极上的放电顺序是；阴

12、离子、在阳极上放电顺序是。所以，电极反应式为：阳极 ；阴极 。将两个电极反应式相加，得到电解的总反应式为。故，在阴极上得到的产物是和，阳极上得到的产物是。合作探究：电解熔融的食盐和饱和的食盐水的异同点？电解熔融的食盐电解饱和的食盐水 目的 制取金属钠 制取NaOH和Cl 2 条件 熔融（无水） 水溶液电极反应阳极 阴极 产物 总反应方程式问题二、铜的精炼的原理(yunl)（铜的电解精炼）【自主(zzh)学习】精炼(jnglin)粗铜是将铜溶解重新冶炼成铜的过程。利用电解的原理，若将粗铜溶解，必将粗铜作极，精铜作极，电解质溶液中必须含有（离子），阳极上不活泼的金属以的形式沉在电解池中，活泼的金属

13、以的形式进入溶液。阳极 （少量、）；阴极。问题三、生产生活中电镀的原理（电镀）【自主学习】电镀是应用电解原理在金属表面镀上一薄层的过程。电镀主要的目的是、或。电镀池的阳极是 ，阴极是 ，电镀液中一定含有的离子。 合作探究：用惰性电极电解电解质溶液的变化规律。 惰性电极电解电解质溶液时，溶液的PH值变化与发生电解反应的离子有密切关系，常见的一些物质的PH值及其它性质的变化如下所示：类型电极反应特点物质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化PH值变化恢复原浓度电解水型水电离出的放电阴极：阳极：强碱（如）含氧酸（如）活泼金属含氧酸盐（如）电解电解质型电解质电离出的阴离子在极上电子，阳离子在极上 电子无

14、氧酸（） 不活泼金属无氧酸盐（）放H2生碱型阴极：水电离出H放电阳极：电解质电离出的离子在极上失电子活泼金属无氧酸盐（） 放O2生酸型阴极：电解质电离出的离子在极上得电子阳极：水电离出的放电，不活泼金属含氧酸盐（、 ）小结(xioji)：电解池、电解精练池、电镀(dind)池的比较电解池电解精练池电镀池定义将电能转变成化学能的装置应用电解原理将不纯的金属提纯的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件两电解接直流电源电极插入电解质溶液或熔融电解质中形成闭合回路不纯金属接电源正极，纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯金属的离子镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 电镀液须含

15、有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属阴极：纯金属阳极：镀层金属阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应问题四、电解(dinji)的计算有关电解的计算通常是某些产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的PH值、物质的量浓度等。解答此类题目主要依据有：依据电解方程式或电极反应式，列比例式求解；依据各电极、线路中转移的电子守恒，特别多个电解池串联的，在各电极、线路中通过的电量相等，列等式求解。例1：铂电极(dinj)电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液(rngy),通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定

16、(qudng)析出铜的物质的量.解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol. 阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成H2转移的电子:0.5 2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.【针对练习】1.用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ） A.1

17、mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L2.某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：金属M的相对原子质量及 x、n 值；电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。3.右图中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极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的 （ ） 4.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu + 2H2O=Cu(OH)2+ H2。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个

18、反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O5.按下图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，A合金中Cu、Zn原子个数比为 （ ）A 41 B 31 C 21 D 任意比【问题分析】例1：现在(xinzi)工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取NaOH、H2和Cl 2。请回答下列(xili)问题：在电解过程(guchng)中，与电源正极相

19、连的电极上所发生的电极反应式为 。电解之前，食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的、Ca2+、Mg2+、SO42等杂质离子，使用的试剂有：aNa2CO3溶液，bBa（OH）2溶液，c稀盐酸，其合理的加入顺序为（填试剂序号） 。如果在容积为10L的离子交换膜电解槽中，1min后在阴极可产生11.2L（标准状况）Cl2，这时溶液的pH值是 （填“升高”、“降低”或“不变”），溶液中c（OH）为(设体积保持不变) 。若没有阳离子交换膜的存在,则电解饱和食盐水的化学方程式是 .针对性练习：1氯碱工业中，能穿过离子交换膜的是 （ ）ACl B OH CNa DCl22用石墨作电极，电解下列物质的溶液，溶液的

20、pH值升高的是 （ ）A H2SO4 B NaOH CNa2SO4 DNaCl例题2： 用石墨电极电解100 mLH2SO4和CuSO4的混合液，通电一段时间，两极上均产生2.24L（标准状况）气体，则原混合液中Cu2+的浓度是多少？针对性练习：31LK2SO4和CuSO4的混合液中c（SO42） 2mol/L，用石墨电极电解此溶液，通电一段时间，两极上均产生22.4L（标准状况）气体，则原混合液中K+的浓度是 （ ）A0.5mol/L B1mol/L C1.5mol/L D2mol/L 4用惰性电极电解MCl2的水溶液，当阴极增重a g 时，在阳极上同时产生bL气体（标准状况），则M的相对原

21、子质量为 （ ）A B C D【课堂练习达标】5在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是 （ ）A锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有锌离子B锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有锌离子C锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有亚铁离子D锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有亚铁离子6用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质（括号中），溶液能与原溶液完全相同的是 （ ）ACuCl2（CuSO4） BNaOH（H2O） CNaCl（HCl） DCuSO4（Cu2O）7关于电解食盐水，下列说法正确的是 （ ）A电解时阳极(yngj)得到氯气，阴极得到金属钠B若在阳极附近滴入KI溶液(r

22、ngy)，溶液呈棕色C若在阴极附近滴入酚酞溶液(rngy)，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性8用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的c（H）从1106molL1变为1103molL1时（设电解时阴极没有氢气析出且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计），电极上析出银的质量约是 ） A 27mg B54mg C108mg D216mg9通以相等的电量，分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞（亚汞的化合价为1）溶液，若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比为n（硝酸银）n（硝酸亚汞） 21，则下列表述正确的是 （ ）A在两个阴极上得到

23、的银和汞的物质的量之比为n（银）n（汞） 21B在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C硝酸亚汞的分子式为HgNO3D硝酸亚汞的分子式为Hg2（NO3）210如图为相互串联的甲乙两个电解池，E、F为直流电源的两个电极。乙池溶液是滴有酚酞的食盐水电解过程中，发现电极D附近先变红。请回答： 电源E极为 极。甲池若为精炼铜的装置，A极是 极，材料是 ，电极反应为 ；B极是 极，材料是 ，电极反应为 ，电解质溶液为 。若甲池阴极增重12.8g，则乙池阴极放出气体在标准状况下的体积为 。电解电解的定义电解原理的应用定义：电能转化为化学能阴阳极的判断电解时电极产物的判断阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极

24、相连阳极产物的判断阴极产物的判断阳极：阴离子的放电顺序阴极：阳离子的放电顺序氯碱工业电镀铜的电解精练电解法冶炼金属(第三课时)【典例精析】【例1】如右图是电解(dinji)CuCl2溶液(rngy)的装置，其中c、d石墨电极，则下列有关判断(pndun)正确的是（C）A.a为负极，b为正极B. a为阳极，b为阴极C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，Cl- 物质的量浓度不变【解析】依据电流方向，可推出a为电源正极，b为负极，则c是电解池的阳极，Cl失电子转化为Cl2；d是电解池的阴极，产生Cu，d电极质量会增加。【例2】.用石墨电极持续电解下列溶液（电流强度不变），阳极上产生气体的的量

25、可能发生如下图所示变化的是（D）A.KI溶液 B.Na2SO4溶液 C.CuSO4溶液 D.NaCl溶液【解析】电解KI溶液时，I优先在阳极失去电子生成I2，起初没有气体放出。电解Na2SO4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图象中不可能出现拐点。电解CuSO4溶液时，一直是OH在阳极失去电子生成O2，图象中同样不可能出现拐点。电解NaCl溶液时，Cl优先在阳极失去电子生成Cl2，当Cl消耗完时，转换为OH放电而生成O2，每转移1mol电子，可生成0.5molCl2，但只能生成0.25molO2，也就是说，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图象完全吻合。【例3】.有X、Y、Z、M四种金属，已知

26、：X可以从Y的盐溶液中置换出Y；X和Z组成原电池时，Z为正极；Y和Z的离子(lz)共存于电解液中，Y离子先放电；M的离子氧化性强于Y的离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（D）A.XYZM B.XZMY C.MZXY D.XZYM【解析(ji x)】X可以置换出Y，说明金属活动性XY；X和Z作原电池电极时，Z为正极，说明金属活动性XZ；Y和Z的离子共存，Y离子先放电(fng din)，说明金属活动性ZY；M的离子氧化性强于Y的离子，说明金属活动性MZYM。【例4】.用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是（B）阳极阴极溶液甲物质乙A

27、.PtPtNaOHNaOH固体B.PtPtH2SO4H2OC.CPtNaCl盐酸D.粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2【解析】电解NaOH、H2SO4溶液，都是电解水，所以加水就可以复原，A错误；B正确；电解NaCl溶液后应加入氯化氢使之复原，如果加盐酸，会使NaCl溶液物质的量浓度减小，C错误；D选项，阳极：Cu-2eCu2，阴极Cu22eCu，电解质溶液物质的量浓度没变，不用加任何物质。【例5】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（B）A.a为正极，b为负极：NaClO和NaClB.a为负极，b为正极：NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极：HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极