电能转化为化学能-电解之以题说法

第18讲电能转化为化学能—电解基础必备基础不牢地动山摇必备一、电解的原理＠基础盘点1.在的作用下，电解质在两个电极上分别发生和的过程叫电解。电解是将的转化为的一种重要方法。2.电解装置——电解池由、材料以及电解质或电解质组成。3.电极反应：按照电化学的规定，发生反应的电极叫做阳极，发生反应的电极叫做阴极。与直流电源的极相连的电极是阳极，与直流电源极相连接的电极是阴极。4.电子和离子的移动方向：在电解池中，电子从直流电源的极流向电解池的极；从电解池的极流向直流电源的极。离子移向电解池的阴极，在阴极上得到电子被；离子移向电解池的阳极，在阳极上得到电子被。5.写出以石墨为电极电解熔融氯化钠的电极反应式和电解总化学方程式。阳极；阴极总式：。＠深化理解1．电解池中的电极反应有什么规律？答：(1)阳极反应（氧化反应）：与电极材料有关。=1\*GB3①活泼电极：金属失去电子生成金属阳离子。=2\*GB3②惰性电极（石墨、铂等）：电解质溶液中的阴离子放电，常用的放电顺序为：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。(2)阴极反应（还原反应）：与电极材料无关，电解质溶液中的阴离子放电，常用放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+。＠基础应用2．能用电解原理说明的问题是①电解是电能转变成化学能；②电解是把化学能转变为电能；③电解质溶液的导电是化学变化，金属的导电是物理变化；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会导致氧化还原反应的发生A．①②③④Ｂ．②③⑤Ｃ．③④Ｄ．①③④⑤3．下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是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，氯离子浓度不变CuNaOHH+Na+、Cu2+、Ag+、Cl－、、SO42－等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液：H2，阳极O2时，电解质的名称是；，阳极O2时，电解质的名称是；H2，阳极Cl2时，电解质的名称是；电解质的名称是；必备二、电解原理的应用＠基础盘点1.氯碱工业：电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气。阳极：；阴极：；电解总式：。Cl2在极生成，H2在极生成，NaOH在极区产生。2.铜的电解精炼：在电解法精炼铜的装置中，铜作阳极，铜作阴极，电解质溶液为酸化的溶液。阳极上发生的主要反应为：，阴极上发生的电极反应为。在电解过程中，溶液中的Cu2+浓度变，Zn2+、Fe2+、Ni2+等会变，阳极泥中、金、等的含量较高，从中可以提取这些贵重金属。3.电镀：电镀时，一般是作阳极，作阴极，含的盐溶液作电镀液，电镀一段时间后，溶液中镀层金属离子浓度；若用用惰性电极作阳极，电镀一段时间后，镀层金属离子浓度。4.电解冶炼：工业上可用电解的氯化钠、氯化镁、氧化铝分别制取钠、镁和铝。＠深化理解1．用惰性电极电解常见电解质溶液的有哪些规律？答：主要有以下几种类型：类型电极反应特点实例电解对象电解质溶液复原方法放H2生碱型阳极：电解质阴离子放电NaCl水和NaCl通HCl阴极：2H++2e－＝H2↑放O2生酸型阳极：4OH－－4e－＝O2↑+2H2OCuSO4水和CuSO4加CuO阴极：电解质阳离子放电AgNO3水和AgNO3加Ag2O电解水型阳极：4OH－－4e－＝O2↑+2H2ONaOHH2O加H2O阴极：4H++4e－＝2H2↑H2SO4、Na2SO4H2O电解电解质型电解质电离出的阴、阳HClHCl通HCl离子分别在两极放电CuCl2CuCl2加CuCl22.电解过程中溶液的pH有何变化规律？答：(1)电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH增大。(2)电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH减小。(3)电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解水。若原溶液为酸性溶液，则溶液的pH减小；若原溶液为碱性溶液，则溶液的pH增大；若原溶液为中性溶液，则溶液的pH不变。3.进行有关电解的计算时应该注意哪些问题？答：(1)写出电极反应式或电解总式。(2)要根据电极反应式或电解总式找出已知物质与欲求物质之间的关系式，列比例求解。(3)若已知物质与欲求物质不在同一电解池内时，应根据在相同时间内，通过串联电路中各电极的电量相等来找关系求解。(4)还要注意电解过程中溶液中的某一种离子不足，电极反应改变的特殊情况，根据电极反应实际和各物质的用量进行计算。＠基础应用1．pH=a某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是A．NaOH B．H2SO4C．AgNO3 D．Na2SO2．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1CuCl2（CuSO4）CuSO4（Cu2O）5．下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是A．粗铜板作阳极B．电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为Cu2++2e－＝Cu

C．粗铜中所含Fe、Zn等杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥

D．电解铜的纯度可达99．95％～99．98％以题说法掌握一法胜做百题题型1电解产物的判断及电极反应式的书写【例1】三氧化二镍（Ni2O3）的电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至，加放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()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．阳极反应方程式为：2Cl－－2e－→Cl2D．1mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1mol电子解析：电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl－－2e－→Cl2，，故C对，同时，阳极不可能是活泼性电极如铁，故A错；阳极产生Cl2与碱反应，故pH值降低，故B错；由Ni2+－e－→Ni3+，所以D正确。答案：CD【方法点击】1、阴阳离子放电顺序及电解规律

盐的类型实例参加电解物质溶液pH使溶液复原应加入物质1A-C盐Na2SO4KNO3H2O不变H2OA的碱KOHNaOH增大C的酸H2SO4HNO3减小2B-D盐CuCl2HgCl2电解质不定CuCl2、HgCl2D的酸HClHBr增大HCl、HBr3A-D盐NaClKBrH2O+电解质增大HCl、HBr4B-C盐CuSO4AgNO3减小CuO、Ag2O2、电极的判断及反应的类型(1)看电源正、负极。若与电源负极相连，则为阴极。(2)看电极周围元素价态的升降。若价态升高，则为阳极。注意：元素价态的升降的判断很多时候是从各种实验现象(如通过对气体成分的描述来判断)来推测反应产物而得出的。(3)看电子的流向。若是电子流出的电极，则为阴极。注意：一定不能根据两极活泼性的相对大小判断。(4)阳极：若为活性电极，则电极本身失电子，发生氧化反应。阴极：电极本身不反应(不论是惰性电极还是活性电极)。溶液中阳离子在阴极获得电子，发生还原反应。3．书写电极反应式和电解总式的方法(1)确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。(2)确定电极反应：根据上述电极反应规律确定在阴、阳两极发生反应的物质及产物。(3)写出电极反应式：在同时书写阴、阳两极的电极反应式时，最好使两极得失电子数相等。(4)在确保阴、阳两极得失电子数相等的前提下，将两极的电极反应式相加即得总反应式。(5)总反应式要注明条件：通电。若电解的H+或OH—来自于水，方程式中要以水分子的形式书写。【即学即用】1．如图a、b、c．d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是()aabcdACuSO4溶液饱和NaCl溶液甲乙A．甲中a的电极反应为：4OH--4e-→O2↑+2H2OB．电解时向乙中滴入酚酞试剂，c电极附近先变红。C．当d电极产生2g气体时，b极有32g物质析出。D．电解后向乙中通入适量HCl气体，溶液组成可以恢复到原电解前的状态。2．将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后反接电源，以电流强度2A继续通电10min。下列表示铜电极、铂电极、电解池中产生气体的质量和电解时间的关系图正确的是()()ABCD3．取一张用饱和的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，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()A．b电极是阴极 B．a电极与电源的正极相连C．电解过程中水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小题型2电解原理的应用【例2】金属镍(Ni)有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。下列叙述中正确的是（已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）()A．阳极发生还原反应，其电极反应为Ni2++2e-→NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt解析：在电解中，阳极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，而阴极上得到电子，化合价降低，发生还原反应。题目中已经告诉氧化性：Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋，可以推出在阳极的放电顺序为：Zn﹥Fe﹥Ni﹥Cu﹥Pt（惰性金属不放电），阴极的放电顺序为：Zn2+＜Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2+，所以A中阳极电极反应有：Zn→Zn2+＋2e－，Fe→Fe2+＋2e－，Ni→Ni2+＋2e－（主要电极反应）。B由于阳极中Cu和Pt沉于电解槽底部的阳极泥中，而Zn和Fe在阳极放电，在阴极不能放电，因此阳极质量的减少﹥阴极质量的增加。C溶液中除了Fe2＋和Zn2＋还有Ni2＋、H+等。答案：D【方法点击】1、电镀和电解精炼比较项目铜的电解精炼电镀铜含义利用电解原理将粗铜中的杂质(如锌、铁、镍、银、金等)除去，以获得电解铜(含Cu的质量分数达99．95％～99．98％)的过程利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其他金属(铜)或合金的过程目的制得电解铜，以增强铜的导电性使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力电解液CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)含有镀层金属离子(Cu2＋)的电解质溶液作电镀液(如CuSO4溶液)阳极材料粗铜镀层金属(Cu)阴极材料纯铜待镀金属制品电极反应式阴极Cu2＋+2e－＝CuCu2＋+2e－＝Cu阳极Cu－2e－＝Cu2＋Zn－2e－＝Zn2＋Ni－2e－＝Ni2＋Cu－2e－＝Cu2＋特点①阳极反应为粗铜中的Cu及杂质失去电子而溶解②溶液中CuSO4的浓度基本不变①阳极本身失去电子而溶解②溶液中金属阳离子的浓度保持不变③溶液的pH保持不变说明当阳极上的Cu失去电子变成Cu2+溶解后，银、金等金属杂质以单质的形式沉积于电解槽底，形成阳极泥①铜镀层通常主要用于电镀其他金属之前的预镀层，以使镀层更加牢固和光亮②电镀工业的废水中常含剧毒物质如氰化物、重金属等．因此必须经过处理才能排放【即学即用】1．按下图的装置进行电解实验，A极是铜锌合金，B极为纯铜。电解质溶液中含有足量的Cu2+。通电一段时间后，若A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7．68g，溶液质量增加0．03g，则A极合金中Cu、Zn的原子个数比为A．4：1B．3：1C．2：1D．5：32．某同学按下图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是石墨石墨Cu稀H2SO4A．电解过程中，铜电极上有H2产生B．电解初期，方程式为：Cu+H2SO4CuSO4＋H2↑C．整个过程中石墨电极上有铜析出D．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大3．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A．电解时以精铜作阳极B．电解时阴极发生还原反应C．粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu=Cu2++2e—D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥4．工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。(1)如图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是；NaOH溶液的出口为（填字母）；精制饱和食盐水的进口为（填字母）；干燥塔中应使用的液体是。(2)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0kg，则生成氢气m3（标准状况）。题型3有关电解的计算【例3】在如图用石墨作电极的电解池中，放入500mL含一种溶质的某蓝色稀溶液进行电解，观察到A电极表面有红色的固态物质生成，B电极有无色气体生成；当溶液中的原溶质完全电解后，停止电解，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。请回答下列问题：(1)B电极的反应式_____________________________________。(2)写出电解时总反应的离子方程式。(3)电解后溶液的pH为；要使电解后的溶液恢复到电解前的状态，则需向反应后的液体中加入_______，其质量为_(假设电解前后溶液的体积不变)。解析：根据题意可知，电解质溶液应为一种铜盐稀溶液，所含的酸根阴离子应是含氧酸根离子，电解时不在阳极上放电，OH―在阳极上放电。析出铜的物质的量为,据电解总式2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋可得，n(H＋)＝mol,c(H＋)＝mol/L，故溶液的pH为1。使电解后的溶液恢复到电解前的状态，则需向反应后的液体中加入,其质量为2g。答案：(1)4OH――4e－→2H2O＋O2↑(2)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋(3)1；CuO；2g【方法点击】电解池的计算主要包括两极产物的定量计算、相对原子质量、阿伏加德罗常数、溶液的pH、电量等方面的计算。解答此类题的方法有两种：一是根椐电解方程式或电极反应式，应用阴、阳两极得失电子守恒进行计算；二是利用4e-关系(由电子得失守恒得)计算，即：4e-～2H2～2Cl2～1O2～2Cu～4Ag～4H＋～4OH―。【即学即用】1．A、B、C三个电解槽如图所示，（其中电极的大小、形状、间距均相同）B、C中浓度和体积相同，当通电一段时间后，如若A中铜电极的质量增加0.128g时，B中电极上银的质量增加（）A．gB．0.108gC．gD．0.432g2．以铁为阳极，铜为阴极对足量的NaOH溶液电解，一段时间后，得到了2molFe(OH)3固体，那么此间共消耗了水A．3mol； B．4mol； C．5mol； D．6mol3．在右图中，甲烧杯中盛有LAgNO3溶液，乙烧杯中盛有LCuCl2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。回答下列问题：(1)电源E为极，F为极。(2)A极的电极反应式为，析出物质mol。(3)B极的电极反应式为，析出气体mL（标准状况）。(4)C极的电极反应式为，析出物质mol。(5)D极的电极反应式为，析出气体mL（标准状况）。(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到溶液。知识体系核心知识一目了然参考答案：【友情提示1】1．直流电氧化反应还原反应电能化学能2．直流电源、固体电极溶液熔融3．氧化还原正负4．负阴阳正阳还原阴氧化5．2Cl－→Cl2↑+2e－2Na++2e－→2Na2NaCl2Na+Cl2↑＠基础应用11、A电解槽中的两个电极是阴、阳极，发生氧化反应的电极叫做阳极，与电源的正极相连；发生还原反应的电极叫做阴极，与电源的负极相连。电子由电源的负极→电解池的阴极。2、Ｄ电解质溶液导电时，溶液中的阴阳离子分别向阳极和阴极移动，在两个电极上得失电子发生氧化还原，所以电解质溶液的导电过程就是电解过程，此时电源提供电能，把不能自发进行的氧化还原反应转变成现实。金属的导电只是自由电子的定向移动不存在电子得失没有新物质产生，是一种物理过程。3、C由物理知识：电流从电源的正极流出，经外电路回到电源的负极，而电子流动方向恰好相反。Ag+＞Cu2+＞Na+Ca2+。所以在阴极区产生的物质是：Ag、Cu、。H2，阳极O2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+后面的离子，如：Na+；阴离子还原性排在OH－后面的含氧酸根离子，如：、SO42－。，阳极O2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+前面的离子，如：Cu2+、Ag+；阴离子还原性排在OH－后面的含氧酸根离子，如：、SO42－。注意Ag2SO4是沉淀。H2，阳极Cl2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+后面的离子，如：Na+；阴离子是Cl－。阳离子（Cu2+、Ag+）与水电离的OH－，此时，阴离子应是SO42－；或可能是阴离子（Cl－）与水电离的H+，此时，阳离子应是Na+。Cu2+、SO42－H2SO4、H、Na2SO4、Na；CuSO4、Cu（）2、Ag；HCl、NaCl；NaClCuSO4、Cu（）2、Ag；CuSO4、Cu（）2【友情提示2】1．2Cl－→Cl2↑+2e－2H++2e－→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑阳阴阴2．粗精硫酸硫酸铜Cu→Cu2++2e－Cu2++2e－→Cu小大银铂3．镀层金属镀件镀层金属阳离子4．熔融＠基础应用21、AA、B、D都是电解水，但pH值变化不同：A升高，B降低，D不变。C是放氧生酸型，pH下降。2、DA电解含氧酸，水减少，酸浓度增大，c（H+）增大，溶液pH下降；B是电解碱溶液，水减少溶液浓度增大，c（OH－）增大，pH上升；C是电解活泼金属的含氧酸盐，水减少，虽然Na2SO4的浓度增大，但c（H+)与c（OH－)仍相等，所以pH不变。电镀池的阳极是镀层金属，阴极是镀件，电镀液中一定含有镀层金属的阳离子。。5、C只有活泼性比Cu弱的金属才以单质形式沉积为阳极泥。【即学即用1】1、AD由图知，a为阳极，电极反应为：4OH--4e-→O2↑+2H2O；同样c电极为阳极，电极反应为：2Cl－－2e－→Cl2；在d电极上2H＋＋2e－→H2↑，滴入酚酞试剂，d电极附近先变红；根据串联电路上通过电量相等，计算d电极产生2gH2时，b极有64gCu析出。2、BC前10分钟，Cu为阳极，发生反应Cu-2e-→Cu2+,Pt为阴极，发生反应Cu2++2e-→Cu,溶液浓度不变;后10分钟，Pt为阳极Cu先反应，Cu反应完后，溶液中OH—才放电产生O2，故反应为Cu2+-2e-→Cu,2H2O－4e-→4H++O2↑，Cu为阴极，发生Cu2++2e-=Cu，Cu极质量增加。3、Da电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a、、极负极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为：2Cl－-2e－→Cl2↑，b为阴极，2H2O－4e－→H2↑＋2OH－，所以b极附近的pH增大。【即学即用2】1、BB极析出的铜的物质的量，也就是A极溶解的Cu、Zn的总物质的量为=；溶液质量增加是因为1molZn进入溶液，而析出1molCu，质量增加1g，现溶液质量增加，故锌的质量为65×，为，则铜的物质的量为。2、B根据电极反应规律知，电解初期的阳极反应为：Cu－2e－Cu2＋，阴极反应为：2H+＋2ｅ－H2↑，故电解初期的方程式为：Cu+H2SO4CuSO4＋H2↑，B对，A错；整个电解过程中，H＋的浓度是不断减小的，故D错；电解初期，石墨电极上析出的是氢气，C错。3、BD电解精炼时，纯铜作阴极，粗铜作阳极，故A、C错；电解池的阴极发生还原反应，故B正确；比铜活泼的金属失去电子发生氧化反应，比铜活泼性差的金属会形成阳极泥，故D正确。4、解析：(1)电解饱和食盐时阳极发生的方程式为：2Cl——2e—=→Cl2↑；阴极：2H++2e—→H2↑；H2、NaOH在阴极生成，故NaOH溶液的出口为a；Cl—在阳极放电，故精制饱和食盐水应从阳极进入，选d；要干燥Cl2需要用酸性