《金新学案》高三化学一轮复习 电能转化为化学能-电解

第2讲电能转化为化学能——电解编辑ppt最新展示1.了解电解池的工作原理。2.能写出电极反应和电解总反应方程式。热点定位1.以选择题形式考查电极反应式书写、电极附近溶液酸碱性变化、两极上得失电子守恒关系及电极产物的判断和计算等。2.可融入主观题中，综合考查电解原理及其应用。编辑ppt一、电解原理1．电解：使

通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在

引起

的过程。2．能量转化形式：

。直流电阴、阳两极氧化还原反应电能转化为化学能编辑ppt3．电解装置——电解池(1)构成条件①与

相连的两个电极。②

(或

)。③形成

。(2)电极名称及电极反应(如下图)直流电源电解质溶液熔融电解质闭合回路编辑ppt(3)电子和离子移动方向①电子：从电源

流向电解池的

；从电解池的

流向电源的

。②离子：

移向电解池的阴极；

移向电解池的阳极。负极阴极正极阳离子阴离子阳极编辑ppt为什么说电解质溶液导电过程就是电解过程？【提示】电解质溶液导电时，溶液中的阴、阳离子在电场作用下分别移向两个电极，从而在两个电极上失、得电子发生氧化反应和还原反应，所以说电解质溶液导电过程就是电解过程。编辑ppt二、电解原理的应用1．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气阴极：

阳极：

电解反应的化学方程式：

2H＋＋2e－―→H2↑，2Cl－―→Cl2↑＋2e－，2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。编辑ppt2．铜的电解精炼阳极阴极电极材料

电极反应电解质溶液Cu―→Cu2＋＋2e－Zn―→Zn2＋＋2e－Fe―→Fe2＋＋2e－Ni―→Ni2＋＋2e－Cu2＋＋2e－―→CuCuSO4溶液粗铜纯铜编辑ppt3.电镀(1)概念应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过程。(2)电镀池的构成①待镀金属作

极；②镀层金属作

极；③含有

离子的溶液作电镀液；④外加直流电源。(3)特点电镀前后电镀液

。镀层金属浓度不变阴阳编辑ppt4．电解熔融氯化钠冶炼金属钠阴极反应：

；阳极反应：

；电解反应的化学方程式：2Na＋＋2e－―→2Na2Cl－―→Cl2↑＋2e－2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑编辑ppt1．(2009年安徽高考)Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示，电解总反应为：2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是 (

)编辑pptA．石墨电极上产生氢气B．铜电极发生还原反应C．铜电极接直流电源的负极D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成【解析】由2Cu＋H2OCu2O＋H2↑知Cu发生氧化反应，作阳极，则石墨作阴极，因此Cu接直流电源的正极。根据上述电解反应方程式，阳极反应为：2Cu＋2OH－―→Cu2O＋H2O＋2e－，当有0.1mole－转移时，有0.05molCu2O生成；阴极反应为：2H＋＋2e－―→H2↑。【答案】

A编辑ppt2．(2009年江苏高考)以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：编辑ppt(1)反应Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入________(填字母)，以除去溶液中的Fe3＋。A．锌粉 B．铁屑C．KI溶液 D．H2(2)反应Ⅰ需控制反应温度低于35℃，其目的是__________________________。(3)工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是______________________。(4)反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为______________________________。编辑ppt【解析】此题为化工生产题型，主要考查了化合物性质，电极方程式书写。做此类题要分析清楚每一个环节目的和结果是什么。这样才能判断各反应后的产物分别是什么。(1)在FeSO4溶液中除去溶液中的Fe3＋，最好选用铁屑或铁粉，比较简单，且无新的离子引入。(2)如果温度过高会导致NH4HCO3分解，同时也会加快Fe2＋的水解(温度越高，盐的水解速率越快)，这样会使原料利用率降低。编辑ppt(3)由题目看出在Ⅲ反应中生成的K2SO4为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度，所以加入醇类即有机溶剂的目的是降低K2SO4的溶解度。(4)根据阴阳极反应原理，阳极失电子发生氧化反应，此题实质是电解硫酸铵溶液，再根据反应后的产物得出正确的答案。【答案】

(1)B

(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2＋的水解)(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出编辑ppt3．(2009年宁夏高考)请回答氯碱的如下问题：(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝________(要求计算表达式和结果)。(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)，③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是__________(填序号)。编辑ppt(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。编辑ppt①图中X、Y分别是________、________(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小________；②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应，正极：______________；负极：______________；③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)______________________________。编辑ppt【解析】

(1)只要了解电解饱和食盐水的化学方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑即可得到，k＝M(Cl2)/2M(NaOH)＝71/80＝1∶1.13或0.89；(2)只要抓住除Ba2＋要放在除CO前即可得到顺序关系：③①②；(3)本题突破口在于B燃料电池这边，通空气一边为正极(发生还原反应)，那么左边必然通H2，这样Y即为H2；再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X，必然为Cl2了；A中的NaOH进入燃料电池正极再出来，依据O2＋4e－＋2H2O―→4OH－可知NaOH的浓度增大。编辑ppt【答案】

(1)M(Cl2)/2M(NaOH)＝71/80＝1∶1.13或0.89

(2)③①②

(3)①Cl2

H2

a%小于b%②O2＋4e－＋2H2O―→4OH－

H2＋2OH－―→2H2O＋2e－③燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗等等编辑ppt4．(2009年全国卷Ⅰ)下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。编辑ppt(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：①电源的N端为________极；②电极b上发生的电极反应为______________；③列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：________________；编辑ppt④电极c的质量变化是________g；⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液________________________；乙溶液______________________；丙溶液_________________________；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_______________。编辑ppt【解析】

(1)①乙中c电极质量增加，说明c处发生的反应为：Cu2＋＋2e－―→Cu，c电极应为阴极，则M为负极，N为正极。②甲中放的是NaOH溶液，电解时实质上是电解水，b电极上发生的电极反应为：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－。而要求算出b电极上产生的气体体积，就必须先根据丙中K2SO4浓度的变化计算出转移电子的数目。编辑ppt设丙中电解水的质量为xg，由电解前后溶质质量相等可得：100×10%＝(100－x)×10.47%，x＝4.5g，所以整个反应转移了0.5mol电子，根据电极方程式可计算出b电极放出的O2为0.125mol，其体积为2.8L，c电极上析出的铜为0.25mol，其质量为16g。⑤甲中电解的是水，NaOH浓度增大；乙中水电离出来的OH－放电，H＋浓度增大；丙中电解的也是水，虽然K2SO4浓度变大，但pH不变。(2)铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液，电解仍可以进行。编辑ppt(2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应编辑ppt一、电解原理1．阴、阳极的判断编辑ppt2．电解时电极产物的判断(1)阳极①活性电极：电极材料失电子；②惰性电极：溶液中阴离子放电，其放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。(2)阴极：溶液中阳离子放电，其放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。编辑ppt3．电极反应式的书写(1)根据装置书写①根据电源确定阴、阳两极―→确定阳极是否是活性金属电极―→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。②在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。编辑ppt(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式①找出发生氧化反应和还原反应的物质―→两极名称和反应物―→利用电子守恒分别写出两极反应式。②若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。编辑ppt4．电极方程式的书写和电解反应的离子方程式的书写比较电极方程式是以实际反应的微粒符号来表示的，当水中的氢离子或氢氧根离子参加反应时，在电极反应式中就以H＋或OH－表示。电解反应的离子方程式书写时一要符合离子方程式的书写要求，当水中的氢离子或氢氧根离子参加反应时，在电解反应式中就以H2O表示。二要注明反应条件——通电(或电解)。编辑ppt【应用指南】可充电电池放电时作原电池，充电时作电解池，两池的电极反应式正好相反，即电解池的阴极反应式对应于原电池的负极反应的逆反应式，电解池的阳极反应式对应于原电池正极反应的逆反应式，但电解池反应与原电池反应并不是相应的可逆反应。编辑ppt(2008年上海化学)取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是 (

)编辑pptA．b电极是阴极B．a电极与电源的正极相连接C．电解过程中，水是氧化剂D．b电极附近溶液的pH变小【解析】根据题意，a电极应产生Cl2，为阳极，与电源正极相连，则b为阴极。D项中b电极上H＋放电，附近OH－浓度增大，pH变大。【答案】

D编辑ppt【拓展训练】

1.某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性电极对该溶液进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。编辑ppt【解析】用惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般方法步骤为：①分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳离子两类；②分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；③合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。编辑ppt第一阶段阴极：Cu2＋＋2e－―→Cu阳极：2Cl－―→Cl2↑＋2e－第二阶段阴极：2Cu2＋＋4e－―→2Cu阳极：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－第三阶段阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑阳极：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－将电极反应式合并可得电解反应的化学方程式。编辑ppt【答案】第一阶段的反应：CuCl2Cu＋Cl2↑第二阶段的反应：2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3第三阶段的反应：2H2O2H2↑＋O2↑编辑ppt二、电解规律及有关电解计算方法1．电解规律(惰性电极)编辑ppt类型电极反应特点电解质组成特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原需加入物质电解水型阴极：4H＋＋4e－―→2H2↑阳极：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－可溶性强碱NaOH水增大增大水含氧酸H2SO4水增大减小水活泼金属含氧酸盐Na2SO4水增大不变水电解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电无氧酸HCl电解质减小增大氯化氢不活泼金属无氧酸盐CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：2H＋＋2eH2↑－―→阳极：电解质阴离子放电活泼金属无氧酸盐NaCl电解质和水生成新电解质—碱增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－不活泼金属含氧酸盐CuSO4电解质和水生成新电解质—酸减小氧化铜编辑ppt2.有关电解计算的方法有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。(1)根据电解反应方程式或电极反应式，利用电子得失守恒列式计算。①阳极失去的电子总数等于阴极得到的电子总数；②串联电路中通过各电解池的电子总数相等。编辑ppt(2)用惰性电极进行电解的过程，若电解质的阴阳离子不同时在两极上放电，则阳离子放电的同时必有H＋生成，n(H＋)＝n(阳离子)×电荷数；阴离子放电的同时必有OH－生成，n(OH－)＝n(阴离子)×电荷数。(3)可利用物质的量的相当量关系(由电子得失守恒得)，如：H2～Cl2～～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。编辑ppt(2010年泰州质检)在如下图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：编辑ppt(1)电源电极X名称为________。(2)pH变化：A________，B________，C________。(填“增大”“减小”或“不变”)(3)通电5min时，B中共收集224mL气体(标准状况)，溶液体积为200mL。则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为__________(设电解前后溶液体积无变化)。(4)若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液体积无变化)。编辑ppt【思路点拨】解答本题的关键点：(1)铜极质量增加2.16g，铜为阴极，X为电源负极。(2)各电解池中电子转移数相等。编辑ppt【解析】

(1)C装置的铜电极质量增加，说明铜极上有金属析出，即溶液中的银离子被还原生成银单质，故铜极为阴极，由此可确定X极为负极。(2)A装置是用惰性电极电解KCl溶液，阴极析出氢气，阳极析出氯气，溶液中氢氧根离子浓度增大。B装置阴极上先析出铜，当铜离子消耗完后将析出氢气，而阳极上析出氧气，溶液中氢离子浓度增大。C装置阴极析出银单质，阳极上的银失去电子变成银离子，理论上溶液的物质的量浓度不变。编辑ppt编辑ppt(4)A装置的反应为：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑即反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，为0.02mol。c(OH－)＝＝0.1mol/L，故pH＝13。【答案】

(1)负极(2)增大减小不变(3)0.025mol/L(4)13编辑ppt【拓展训练】

2.(2008年全国卷Ⅰ)电解100mL含c(H＋)＝0.30mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是 (

)A．0.10mol·L－1Ag＋

B．0.20mol·L－1Zn2＋C．0.20mol·L－1Cu2＋

D．0.20mol·L－1Pb2＋编辑ppt【解析】

A项析出银的质量m(Ag)＝0.04mol×108g·mol－1＝4.32g；B项中无金属析出；C项析出铜的质量为m(Cu)＝×0.04mol×64g·mol－1＝1.28g；D项无金属析出。【答案】

A编辑ppt1．能用电解原理说明的问题是 (

)①电解是把电能转变成化学能②电解是化学能转化成电能③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生编辑pptA．①②③④ B．②③⑤C．③④ D．①③④⑤【解析】电解过程是将电能转变成化学能，①正确，②错误；电解质溶液导电的过程实质上发生了电解，属于化学变化且是氧化还原反应，③、⑤正确；通过外加电流，一些不能自发的氧化还原反应可通过电解原理实现，④正确。【答案】

D编辑ppt2．用惰性电极分别电解以下各物质的水溶液：KCl、CuCl2、AgNO3、H2SO4、KOH、Na2SO4，在两极均产生气体，且体积比为2∶1的是 (

)A．KCl、AgNO3

B．AgNO3、Na2SO4、H2SO4C．CuCl2、Na2SO4、KOHD．Na2SO4、KOH、H2SO4编辑ppt【解析】要求两个电极都产生气体，且要符合2∶1，阴极上应该是阳离子得电子，能生成气体的只有H＋，生成H2。根据阴阳极得失电子相等，阳极应该生成一种气体：生成1mol气体需失去4mol电子，则只能是O2。综合以上判断，这种情况属于电解水。根据电解结果的判定为：Na2SO4、KOH、H2SO4。【答案】

D编辑ppt3．(2010年泰州质检)下列描述中，不符合生产实际的是 (

)编辑pptA．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极B．在镀件上电镀锌，用锌作阳极C．用如图1装置生产家用消毒液(NaClO)D．用如图2装置为铅蓄电池充电编辑ppt【解析】用石墨作电极电解饱和NaCl溶液发生的反应是2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，伴随电解过程所发生的副反应是2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，从而制得有较强杀菌能力的NaClO、NaCl混合溶液，故C项正确；蓄电池中PbO2为正极，Pb为负极，给蓄电池充电时，应遵循“正接正，负接负”的原则连接，D项错误。【答案】

D编辑ppt4．三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加入适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO－，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是(多选) (

)A．可用铁作阳极材料B．电解过程中阳极附近溶液的pH升高C．阳极反应为：2Cl－―→Cl2↑＋2e－D．1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子编辑ppt【解析】电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl－―→Cl2↑＋2e－，故C对，则阳极不可能是活泼性电极如铁，故A错。阳极产生的Cl2与碱反应，使溶液的pH值降低，故B错，二价镍全部转化为三价镍失e－，故D对。【答案】

CD编辑ppt5．从H＋、Cu2＋、Na＋、Cl－五种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是__________。(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是______________。(3)以铂为电极，使电解质和水量都减少进行电解，则电解质是____