上杭一中高三一轮复习电能转化为化学能-电解(次修改版)

化学反应与能量转化第二讲

电能转化为化学能—电解2014年12月23日课程目标1、了解电解池工作原理。2、电极反应和电解总反应方程式的书写3、电解原理的应用4、电解的四大类型及相关计算1．下列有关电解的说法中正确的是(

)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A．①②③④

B．②③⑤C．③④D．①③④⑤D一、电解原理自我诊断一、电解原理1.电解:使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起_____________的过程。2.电解池(也叫电解槽)电解池是把_________________的装置。氧化还原反应电能转变为化学能一、电解原理基础回扣3.电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)总反应方程式:__________________________阴极阳极还原反应氧化反应Cu2++2e-==Cu2Cl--2e-====Cl2↑Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑通电====一、电解原理

(1)外加直流电源

(2)与电源相连的两个电极：

阳极

与电源正极相连,发生氧化反应电极是金属就是电极本身失电子

惰性电极就是溶液中阴离子失电子阴极与电源负极相连,发生还原反应总是溶液中阳离子得电子

(3)电解质溶液或熔化的电解质（4）形成闭合回路

惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可以参与电极反应一、电解原理

构成电解池条件1、若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生反应的总反应离子方程式是：Cu+2H+==Cu2++H2↑，则关于该装置的说法正确的是（）

A．该装置可能是原电池，也可能是电解池

B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸

C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极

D．该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸一、电解原理练习巩固C（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe写出下列装置A、B、C的电极反应式、总方程式，并判断溶液PH值的变化。二、电极反应式和电解总方程式的书写自我诊断1.电极反应式的书写(1)判断电解池的阴、阳极:①根据外接电源的正负极判断:正极连接阳极;负极连接阴极。②根据电流方向判断:电流从正极流向阳极,从阴极流入负极。③根据离子流向判断:阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。④根据电极产物判断:电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或Cl2→阳极;析出金属、逸出H2(或极区变碱性)→阴极。二、电极反应式和电解总方程式的书写书写步骤---三步(2)分析电极产物:首先明确阳极材料和溶液中存在的所有离子,然后根据如下规律分析判断:二、电极反应式和电解总方程式的书写书写步骤---三步①注意电解质溶液的环境。若电解质溶液中的离子与电极产物发生反应,一般也要把该离子写进电极反应式。②注意质量守恒、电子守恒和电荷守恒。(3)书写电极反应式:二、电极反应式和电解总方程式的书写书写步骤---三步(3)只有水被电解,只写水及电解产物即可。如电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时,化学方程式应写为2H2O2H2↑+O2↑。(4)电解质、水同时被电解,则都要写进化学方程式。如电解饱和食盐水:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH。通电====通电====2.电解总方程式的书写(1)必须在连接号上标明通电或电解。(2)只是电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。如电解CuCl2溶液:CuCl2Cu+Cl2↑。

电解====二、电极反应式和电解总方程式的书写1.电解饱和食盐水阳极:_______________________阴极:_______________________总反应:__________________________________2Cl--2e-====Cl2↑2H++2e-====H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑通电====☞绘制一个简单的电解饱和食盐水的装置示意图，标出Na+、H+、Cl-、OH-的移动方向。三、电解原理的应用电解饱和食盐水H+Na+Cl-OH-三、电解原理的应用☞把上述装置改为有阳离子交换膜的装置，阴极室、阳极室应分别加入什么溶液，两极所得产物分别是什么？如何检验？上述装置的弱点：1.H2和Cl2

混合不安全2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯－+（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。三、电解原理的应用氯碱工业－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜

阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜杂质的除去过程：粗盐水

含少量Ca2+.Mg2+精制盐水三、电解原理的应用精制食盐水CuSO4溶液

一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu阴极:

Cu2++2e-

→Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？三、电解原理的应用2、电解精炼铜3.电镀电镀是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过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。电镀：电镀是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过程，铁片铜片硫酸铜溶液①电极：阳极——镀层金属或惰性电极阴极——待镀金属制品②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。

溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小3．电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠

2NaCl(熔融)

2Na＋Cl2↑电极反应：

阳极：

阴极：(2)冶炼铝

2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑电极反应：

阳极：

阴极：2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na6O2－－12e－===3O2↑4Al3＋＋12e－===4Al通电====通电====三、电解原理的应用某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。思考·提升(1)该电解槽的阳极反应式为_____________________。此时通过阴离子交换膜的离子数________(填“大于”、“小于”或“等于”)通过阳离子交换膜的离子数。(2)制得的氢氧化钾溶液从出口______(填“A”、“B”、“C”或“D”)导出。4OH－－4e－===2H2O＋O2↑小于D某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。思考·提升(3)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因______________________________________________。

(4)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的反应式为_________________。H＋在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c(OH－)>c(H＋)O2＋2H2O＋4e－===4OH－四、电解的“四大类型”及相关计算自我诊断HCl、CuCl2H2SO4、Na2SO4CuSO4、NaCl1.惰性电极电解的“四大类型”类型一电解水型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原NaOH阴极:4H++4e-====2H2↑阳极:4OH--4e-====2H2O+O2↑增大增大加水H2SO4增大减小加水Na2SO4增大不变加水四、电解的“四大类型”及相关计算四大类型类型二电解电解质型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原HCl电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电减小增大通氯化氢CuCl2减小加氯化铜四、电解的“四大类型”及相关计算四大类型类型三放H2生碱型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原NaCl阴极:H2O放H2生成碱阳极:电解质阴离子放电生成新电解质增大通氯化氢四、电解的“四大类型”及相关计算四大类型类型四放O2生酸型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原CuSO4阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生成酸生成新电解质减小加氧化铜四、电解的“四大类型”及相关计算四大类型【高考警示】(1)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,可以按:“析出什么,加上什么”的思路。加上适量某物质,该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液时,若要恢复原溶液,可加入CuO、CuCO3,而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。(1)用惰性电极电解400mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化),通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1molCuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为_____mol。(2)如果向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。(3)如果向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，电解过程中转移的电子为________mol。四、电解的“四大类型”及相关计算练习巩固0.20.40.6四、电解的“四大类型”及相关计算自我诊断在如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：(1)电源电极X名称为________________________。(2)写出装置A、C中的电极反应和电解化学方程式。①A中，阳极___________阴极_______________电解化学方程式_____________________②C中，阳极_________阴极_________电解化学方程式__________________负极2Cl－===Cl2↑＋2e－2H＋＋2e－===H2↑2KCl＋2H2O通电(=====)2KOH＋H2↑＋Cl2Ag－===Ag＋＋e－Ag＋＋e－＝Ag上两式相加，全部消完，没有化学方程式四、电解的“四大类型”及相关计算自我诊断在如图所示的装置中，若通入直流电5min时，铜电极质量增加2.16g，试回答：(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)。0.025mol·L－1

132.电解池中有关量的计算或判断解题依据是电子守恒,具体解法有守恒法、总反应式法和关系式法:四、电解的“四大类型”及相关计算相关计算如以通过4mole－为桥梁可构建如下关系式：(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。四、电解的“四大类型”及相关计算相关计算在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则四、电解的“四大类型”及相关计算(1)电源E为________极，F为________极。(2)A极的电极反应式为________