2022届新高考化学冲刺精准复习化学反应与能量转化

2022届新高考化学冲刺精准复习

化学反应与能量转化

目录

一、化学反应的能量变化..............................................................................2

二、反应热的测定....................................................................................3

三、化学反应的内能变化..............................................................................4

四、化学反应的焰变..................................................................................4

五、热化学方程式....................................................................................5

六、盖斯定律........................................................................................6

七、能源摩尔燃烧焙................................................................................7

八、原电池的工作原理................................................................................9

九、原电池原理的应用...............................................................................10

十、化学电源及其分类...............................................................................11

H^一、常见的化学电源...............................................................................11

十二、燃料电池......................................................................................12

十三、新型化学电源及电极反应式书写.................................................................13

十四、电解的原理....................................................................................13

十五、酸、碱、盐溶液的电解规律.....................................................................15

十六、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气...............................................................16

十八、电解的相关计算...............................................................................18

十九、金属电化学腐蚀的原理.........................................................................18

二十、金属腐蚀的防护...............................................................................20

二十一、电化学腐蚀原理的应用.......................................................................21

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一、化学反应的能量变化

1.体系与环境

人为划定的研究对象(物质系统)称为体系，体系以外的其他部分称为坯境。

2.定性认识化学反应的能量转化

(1)吸热反应和放热反应

通常情况下，化学反应中能量的转化主要是化学能与热能之间的转化，依据化学反应中能量的转化对化学反应分

类：

吸热反应：反应物气线笠反应产物

化学反应1八

心子以i体系向环境中匚+土也

［放热反应：反应物释放热量•反应产物

(2)常见的吸热反应和放热反应

放热反应：①大多数化合反应;②所有的燃烧反应;③酸碱中和反应;④较活泼金属与酸的反应；⑤活泼金属与

H20的反应；⑥铝热反应；⑦缓慢氧化反应。

吸热反应：①大多数分解反应;②Ba(OH)2-8H2。与NH4cl的反应;③C和CC>2或HzCXg)的反应:④少数化合反

应。

3.定量认识化学反应的能量转化一反应热

(1)反应热的概念

当化学反应在一定的温度下进行时，反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称反应热。

(2)表示方法：用符号。表示：Q>0,反应吸热;Q<0,反应放热。

4.从“断键”和“成键”的角度理解反应热

化学反应的本质是反应物中旧化学键断裂和反应产物中新化学键形成的过程。

以氢气与氯气反应生成氯化氢为例说明用化学键的变化计算反应热的方法：

(1)物质变化

H2(g)+C12(g)=2HCl(g)

(2)能量变化

共价键断裂

|1mol卜•|2molH~|-

吸收436kJ能量

形成共价键，2mol

共价键断裂释放431kJx2H-CI

|ImolCb卜■|2molCl|-能量------

吸收243kJ能量

(3)1molH2与1molCI2反应生成HC1的反应热。=一(862—679)kJ=-183kJ。

由于Q<0,则该反应为放热反应。

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・归纳总结

反应热与化学键的关系

旧键断裂原子重新组合.新键形成

吸收能量AE1放出能量AE2

反应物------化.反应-----―反应产物

Q—AEi—AE12

Q=Z反应物键能一Z反应产物键能

注：键能是断裂1mol化学键吸收的能量或形成1mol化学键释放的能量。

二、反应热的测定

1.反应热数值的获得方法

(1)反应热的数值可以通过实验测得,也可以通过理论计算求得。

(2)热化学：用实验方法和理论方法研究反应热的化学分支。

2.反应热测定的方法和装置

(1)测定反应热的仪器——量热计

下图是一种简易量热计示意图。

隹小搅拌器：使反应充分进行、保持体系的温度均匀

花半外筒:保温作用

［国、内筒:反应容器

反应物

(2)测定方法：将反应物加入到内筒并搅拌使之迅速反应，测量反应前后溶液温度的变化值。

(3)计算公式：O=-C(T2—TI)。其中C表示溶液及量热计的热容;Ti、T2分别表示反应前和反应后体系的温度。

3.实验探究——中和反应的反应热的测定

(1)实验目的：测定室温下强酸和强碱反应的反应热,体验化学反应的热效应。

(2)实验原理

酸碱中和反应是放热反应，利用一定质量的酸和碱发生反应，测出反应前后溶液温度差,再根据参加反应的酸溶

液和碱溶液的体积求出混合溶液的质量，根据公式计算：Q=—c-mAT,其中：。为比热容，加为酸碱溶液的质

量和,Ar=T2-rlo然后换算成生成1molH2O放出的能量即可。

(3)实验步骤

①向量热计内筒中加入1.0moLL-i的盐酸100mL,盖上杯盖，插入温度计，匀速搅拌后记录初始温度

②向250mL烧杯中加入1.0mol-L_1NaOH溶液100mL,调节温度为口。

③快速将烧杯中的碱液倒入量热计中，盖好杯盖，匀速搅拌，记录体系达到的最高温度72。

④重复实验操作，记录每次的实验数据，取其平均值作为计算依据。

(4)实验数据的处理

盐酸、氢氧化钠溶液为稀溶液，其密度近似地认为都是1g-cnT3,反应前后溶液的比热容为4.18kJK-i.kg-%该

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实验中盐酸和NaOH溶液反应的反应热。=一0.836（72一刀）kJ。

换算为强酸与强碱中和反应生成1molH20的反应热：

——0.418X2X（7。-Ti）

。=—8.36（A—Ti）或^-------51-------------kJ。

三、化学反应的内能变化

1.内能

概念：体系内物质所含各种微观粒子的能量总和

表示符号：U

内化学反应中内能的变化：

能AU=U（反应产物）-U（反应物）

决定内能大小的因素：

物质的种类、数量及聚集状态,还与体系的温度、压强有关

2.用内能理解化学反应的能量变化

（1）若U（反应产物）＞U（反应物），反应吸收能量;若U（反应产物）＜U（反应物），反应释放能量。

（2）内能变化与反应热的关系

化学反应体系与环境进行能量交换的两种形式是热和功。根据能量守恒定律，化学反应中内能的变化等于反应热

和功的加和，即：AU=Q+W。

如反应前后体系体积不变且没有做电功等其他功，化学反应的反应热等于化学反应前后体系内能的变化,用公式

表示：AU=Q.,

（3）内能变化与放热反应和吸热反应的关系

如果反应后体系的内能是增加的，则0,反应吸热。

如果反应后体系的内能是减少的，则。三0,反应放热。

四、化学反应的始变

1.焰与反应焰变

⑴培

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(2)反应焰变

2.反应燃变与反应热的关系

(1)对于等压条件下进行的化学反应，如果反应中物质的能量变化全部转化为热能，则反应焰变等于反应的反应

表达式：AH=C>no

(2)反应熔变与吸热反应和放热反应的关系

反串物反应产物

玲/

图示

A//>0

|反应产物

反应物

体系能量反应产物的焰小于反应物的培，说明反应产物的焰大于反应物的焰,说明

变化反应向环境释放能量反应从环境吸收能量

反应类型放热反应吸热反应

五、热化学方程式

1.热化学方程式的概念及意义

⑴概念

把一个化学反应中物质的变化和反应的是变同时表示出来的化学方程式。

(2)意义

热化学方程式不仅表明了物质的变化,还表明了焰变(能量变化)。

(3)实例：H2(g)+1o2(g)=H2O(l)AH=—285.8kJ-ino「表示的意义是：在298K、101kPa下，1mol气态H?

与白mol气态。2反应生成1mol液态水时，放出的热量是285.8kJ。

(4)热化学方程式括号中英文字母的含义

s表示固态、1表示液态、伺表示气态、aq表示溶液。

2.热化学方程式的书写方法|一写方程式写出配平的化学方程式

二标状态一用S、1、g、aq标明物质的聚集状态

I,______________,

三标条件H标明反应的温度(298K时可不标注)

在化学方程式后写出AH,并注明AH

四标AH-_的“+”或“-”

五标数值-,根据化学计量数计算写出A"的值，

并写单位kJ,mol-1

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,练后反思»

书写热化学方程式的注意事项

(1)在反应物和反应产物的化学式后面用括号注明各物质的聚集状态，因为反应的焙变与各反应物和反应产物的

聚集状态有关。

(2)AH的单位是Jmol1或kJ-mol'o

(3)根据焰的性质，若化学方程式中各物质化学式前的系数加倍，则△以数值的绝对值也加倍；若反应逆向进行,

则AH改变符号，但数值的绝对值不变。

(4)指明反应的温度和压强。若不特别说明，反应温度为298K,压强为lOlkPa。

六、盖斯定律

1.盖斯定律的内容

一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，反应热都是一样的。

2.盖斯定律的理解

(1)化学反应的反应焰变只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。

(2)某反应始态和终态相同，反应的途径有如下三种：

则NH=NH\+'Hi=Nlh+NH&+。

3.应用盖斯定律计算反应热的常用方法

根据如下两个反应：

-1

I.C(s)+O2(g)=CO2(g)AHi=-393.5kJ-mol

-1

II.CO(g)+1o2(g)=CO2(g)AH2=-283.0kJ-mol

选用两种方法，计算C(s)+3C)2(g)=CC)(g)的反应热AHo

(1)虚拟路径法

反应C(s)+O2(g)=cc)2(g)的途径可设计如下：

co(g)+1o2(g)

11

根据盖斯定律得：AH=AHI-AH2=-393.5kJmol--(-283.0kJ-mor)=-110.5kJ-moP'o

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(2)加合法

①写出目标反应的热化学方程式，确定各物质在各反应中的位置，C(s)+1o2(g)=CO(g)；

②将已知热化学方程式n变形，得反应in：

1

CO2(g)=CO(g)+1o2(g)AH3=+283.0kJ-moP；

③将热化学方程式相加，△反也相加。反应1+反应III得：

C(s)+1o2(g)=CO(g)A”=AH1+AH3，

则AH=—110.5kJ-mol1o

总结方法若一个化学方程式可由另外几个化学方程式相加减而得到，则该化学反应的焰变即为这几个化学反应

焙变的代数和。

4.盖斯定律的意义

有些反应进行的很慢］「这给反应热的测定造成了困

有些反应不容易直接发生n《难，若应用盖斯定律，可以间

有些反应的产品不纯J〔接把它们的反应热计算出来

■归纳总结

四步分析法应用于盖斯定律的计算(思维模型)

(1)分析目标反应和已知反应的差异，明确①目标反应物和反应产物；②需要约掉的中间产物。

(2)将每个已知的热化学方程式两边同乘以某个合适的数，使已知热化学方程式中某种反应物或反应产物的化学

计量数与目标热化学方程式中的该物质的化学计量数一致，热化学方程式的焰变也进行相应的计算。

(3)将已知热化学方程式相加减消掉目标反应热化学方程式中没有的物质(同侧相减，异侧相加消去中间产物)。

(4)得出目标热化学方程式(目标热化学方程式系数不能存在公约数，应为最简形式)。

以上步骤可以概括为找目标、看来源、调系数、相加减、得答案。

七、能源摩尔燃烧燃

1.能源及能源的综合利用

(1)能源的概念

能为人类提供能量的物质或物质运动统称能源,包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能、

化石燃料等。

(2)能源开发的重要意义

能源是国民经济的重要物质基础,能源的开发和有效利用程度以及人均消费量,是一个国家生产技术水平和生活

水平的重要标志。

(3)我国的能源现状

我国的能源总量较丰富，约占世界能源总量的十分之一,但人均能源可采储量远低王世界平均水平。目前，我国

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能源消费结构以煤为主，以石油、天然气为辅，以水能、核能、风能、太阳能为补充。

(4)能源危机的解决方法

一方面必须“开遮”,即开发核能、风能、太阳能等新能源；另一方面需要“芭逾”，加大节能减排的力度，提

高能源的利用效率。

2.煤的综合利用

(1)直接燃煤的危害：不仅利用效率低，而且会产生大量固体垃圾和多种有害气体。

(2)煤的综合利用方法：工业上通过煤的干储、气化和液化等方法来实现煤的综合利用。

(3)煤的干储：是以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到950℃左右,经高温分解生产焦炭，同时获得煤气、

煤焦油并回收其他化工产品的一种煤转化工艺。

(4)煤的气化：将煤转化为可燃性气体的过程。

(5)煤的液化：就是在一定条件下(温度、压力、催化剂、溶剂、氢气等)将固体煤炭转化为烧类液体燃料和化工原

料的过程。

3.摩尔燃烧焰

(1)摩尔燃烧焰的定义

在一定反应温度和压强条件下,1mol纯物质完全氧化为同温下的指定产物时的焰变,并指定物质中含有的氮元

素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2。⑴、碳元素氧化为CC)2(£)。

(2)摩尔燃烧焰的意义

甲烷的摩尔燃烧焰为一890.3kJ-mori,或△»=—890.3kJ-molL它表示298K、101kPa时，1mol甲烷完全燃

烧生成CO2和液态H2O时放出890.3kJ的热量。

⑶摩尔燃烧焰的计算

由摩尔燃烧焰的定义可知：298K、101kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量=可燃物的物质的量X其摩尔燃烧焰，

即。放=〃(可燃物)义|△司；或变换一下求物质的摩尔燃烧焰：“5二_〃(/物)。此公式中的是指物质的摩尔燃

烧熔，而不是指一般反应的反应热。

■归纳总结

1.能源

(1)沼气和天然气的主要成分都是甲烷，沼气是可再生能源，天然气是不可再生能源。

⑵未来最理想的新能源是氢能。

2.书写表示摩尔燃烧燃的热化学方程式的注意事项

(1)注意摩尔燃烧焙的符号，AH一定为负值，单位为kJ-mori。

(2)指定物质中含有的氮元素氧化为N2(g)、氢元素氧化为H2O⑴、碳元素氧化为CC)2(g)。

(3)可燃物的化学计量数必须为1,然后配平其他物质的化学计量数。

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八、原电池的工作原理

1.实验探究：铜锌原电池的构造与工作原理

装置示意图如图所示

ZnSO,溶液CuSO,溶液

锌片逐渐溶解,铜片上红色固体质量增加，

实验现象溶液颜色变浅,检流计指针发生偏转，

取出右侧装置中的盐桥，检流计指针回到原点

能量转化化学能转化为电能

锌极为负极,锌原子关电子，发生氧化反应,形成Zn?+进入溶液,

电极反应式是Zn—2e-^=Zn2+；

铜极为正极，溶液中的Cu2+从铜片上得电子,被还原成沉积在铜片上，

原因解释

电极反应式是Cu2++2e-=Cu；

盐桥的作用：平衡电荷，形成闭合回路,

电池总反应是Zn+Cu2+=Zn2++Cu

电子或离子的（1）导线（电子导体）中，电子从血片（负极）移向QL片（正极）。

移动方向（2）电解质溶液及盐桥（离子导体）中阳离子向铜片（正极）移动,阴离子向锌片（负极）移动

右侧装置优点：锌与Cu2+彼此隔离，

左侧装置缺点：锌能与电解质溶液中的C/+直接发生

优缺点锌发生氧化反应失去的电子都通过

氧化还原反应，电能利用效率较低

导线，能充分将化学能转化为电能

2.原电池

（1）定义：将化学能转化为电能的装置。

（2）装置构成的条件：电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体、自发进行的氧化还原反应。

⑶电极

负极一电子流出（还原剂发生氧化反应）的电极。

正极——电子流入（氧化剂发生还原反应）的电极。

（4）半反应：氧化反应和还原反应是在两个电极分别进行的。每个电极或是发生失去电子的变化一氧化，或是

发生获得电子的变化一还原，分别相当于氧化还原反应的一半，这种反应常称为半反应。

（5）电极反应：在电极上进行的半反应。

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3.原电池工作原理示意图

电子沿导线由负极向正极移动

发生氧化反应发生还原反应

负极正极

阴

阳

离

为活泼金属为不活泼金属离

子

且不断溶解或导电非金属子

移

V移

向

向

离子导体(电解质溶液)

■归纳总结

1.原电池中盐桥的作用

(1)构成闭合回路，形成原电池。

(2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。

(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能长时间稳定放电。

2.一般电极反应式的书写方法

(1)判断原电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂。

(2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。

(3)写出电极反应式，将两式相加得总反应式。

九、原电池原理的应用

1.制作干电池、蓄电池、燃料电池。

2.比较金属活动性强弱

对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强,正极金属的活动性较弱。

例如：a和b两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，则a极为鱼极，b

极为正极，金属活动性：a>b»

3.加快氧化还原反应的速率

构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。

例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快；或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率

加快。

4.设计化学电池

⑴理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

(2)外电路：还原性较强的物质在负极上失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。

(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做定向移动。

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-归纳总结

设计原电池的方法思路

(1)根据原电池总反应式确定正、负极反应式。

(2)根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液。

(3)要形成闭合回路(可画出装置图)。

十,化学电源及其分类

1.化学电源的分类

(1)化学电源按其使用性质常分为如下三类：

①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

②二次电池：又称可充电电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。

③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。

(2)化学电源按其电解质性质可分为中性电池、酸隹电池、碱性电池。

2.化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水遮等造成严重的污染。废弃电

池要进行回收利用。

十一、常见的化学电源

1.一次电池

电解质溶液制成胶状，不流动的一次电池，也叫干电池。常见的一次电池主要有酸性锌锦干电池、碱性锌铳干电

池、锌银电池和锂电池等。

锌铺干电池

酸性锌锦干电池碱性锌镒干电池

+

一金属夕境

---锌粉和氢

石墨电极氧化钾

示意图二氧化镒、炭黑—二氧化镒

和石墨

氯化锈、氯化锌

一金属棒

锌筒

电极负极：锌，正极：石墨棒负极反应物：镁粉，正极反应物：二氧化镒

电解质

氯化镂和氯化锌混合液氢氧化钾溶液

溶液

碱性锌镒干电池总反应：Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO

电极反应①负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

②正极：2MnO2+2H2O+2e—=2MnOOH+2OH—

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2.二次电池

二次电池的特点是发生氧化还原反应的物质（电极材料、电解质溶液）大部分被消耗后，又可以通过充电而恢复其

供电能力。

铅蓄电池是最常见的二次电池。

放电过程充电过程

负极：Pb—2e-+SO?--PbSC）4（氧化反应）阴极：PbSO4+2e--Pb+SOr（还原反应）

_+-+

正极：PbO2+2e+SOr+4H=PbSO4+H2O阳极：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4HSOF

（还原反应）（氧化反应）

放电、

充、放电时的电池反应为Pb+PbO2+2H2SO4^W2PbSO4+2H2O

十二'燃料电池

1.制作一个简单的燃料电池

设计思路

将水电解器电解得到的氢气和氧气，通入两个石墨电极把氢气和氧气反应的化学能转化为电能。

设

计

目

标选择实验用品及目的实验装置实验现象

9

获得

电解水发生器：获取氢气和氧气的装置。活塞一《o-活塞

氢气a--ba、b两管均产生无色气体，

蒸储水：制取氢气和氧气。

和氧且体积比为1：2

K0H溶液：增强导电性

气&

电源

丫导线

作K0H溶液：离子导体

氢氧石墨棒：作电极

-氧气电流表指针发生偏转

燃料U形管：发生装置-石墨

电极

电池电流表、导线：检测产生的电流gL电极

KOHJ溶液

2.燃料电池

（1）工作原理：将反应物分别不断地输入电池的两极，通过燃料（如氢气）在负极发生氧化反应、氧化剂（如氧气）在

正极发生还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转化为电能。

⑵特点：电池的正、负极反应物分别是氧化剂和燃料。

（3）常见类型：除了氢气外，甲烷、甲醇和乙醇等也可用作燃料电池的负极反应物。氢氧燃料电池是目前最成熟

的燃料电池，它可以使用不同的电解质如KOH溶液、H3P。4溶液、熔融碳酸盐、固体电解质作为离子导体。

-方法点拨

（1）燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应化学方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，

若能反应，电解质溶液要写在总反应化学方程式中。

（2）大多数燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即02+41-202一,产生的。2-存在形式与电

解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。

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(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H+；酸性溶液电极

反应式不能出现0H，

(4)负极燃料CxHy或CxHyOz氧化后，在酸溶液中生成CO2,在碱溶液中生成COFo

十三、新型化学电源及电极反应式书写

1.根据装置书写电极反应式

(1)确定原电池的正、负极及放电的物质

首先根据题目给定的图示装置特点，结合原电池正、负极的判断方法，确定原电池的正、负极及放电的物质。

(2)电极反应式书写的一般步骤

2.给出总反应式，写电极反应式

如果给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)，再选择一

个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接书写或用总反应式减去已写出的电极反应式，即得

结果。

3.新型可充电电池电极反应式的书写

⑴充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的'‘逆反应"。

⑵充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。

十四、电解的原理

L电解熔融氯化钠实验

⑴实验装置如图

(2)实验现象：通电后，石墨片周围有气泡产生，铁片上生成银白色金属。

(3)实验分析

①通电前：熔融NaCl中存在的微粒有Na+、C厂,这些微粒做无规则(或自由)运动。

②通电后：

离子移动方向：Na+移向铁电极，CF移向石墨电极。

电极上发生的反应：铁电极：2Na++21=2Na,发生还原反应;

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石墨电极：2c「-21=Chf,发生氧化反应。

(4)实验结论：熔融的NaCl在直流电作用下发生了氧化还原反应,分解生成了Na和Cb。

2.基本概念

(1)电解：将直逊通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

(2)电解池

①定义：将电能转化为化学能的装置。

②构成条件：直通电源、电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体。

(3)电极

阳极——发生氧化反应的电极(与电源正极相连)

阴极——发生还原反应的电极(与电源负极相连)

(4)电极反应

在电极上进行的半反应,可以用电极反应式表示。

3.原电池和电解池的比较

比较原电池电解池

定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置

能量转化化学能f电能里能一化学能

装置特征无电源有电源，两极材料可同可不同

①自发的氧化还原反应

①两电极连接直流电源

②电极和电极反应物

形成条件②电极插入离子导体

③离子导体

③形成闭合回路

④形成闭合回路

负极：电子流出的电极阳极：与电源正极相连的电极

电极名称

正极：电子流入的电极阴极：与电源负极相连的电极

负极：氧化反应阳极：氧化反应

电极反应类型

正极：还原反应阴极：还原反应

电源负极一阴极

电子流向负极f正极

阳极一电源正极

阳离子向正极移动阳离子向阴极移动

离子的移动方向

阴离子向负极移动阴离子向阳极移动

电池反应都是氧化还原反应

■归纳总结

电解池的工作原理

一+

电手匡凰一子

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十五、酸、碱'盐溶液的电解规律

1.电极反应规律

(1)阴极：无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。

阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>AF+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(水溶液中Al3+>

Mg2+、Na+、Ca2+>K+不放电)。

(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电

顺序：活泼电极>52一>「>：81>Cr>OH->含氧酸根离子(水溶液中含氧酸根离子不放电)»

2.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)

用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：

(1)电解水型

电解质)

H2SO4Na2SC4NaOH

阳极反应式+

2H2O-4e=02t+4H40H-4e=02t+2H2O

+

阴极反应式4H+4e-=2H2t4H2<D+4e-=2H2t+4OH"

pH变化减小不变增大

复原加入物质加入H2O

(2)电解电解质型

电解质HC1CuCb

阳极反应式屋

2CF—2=C12t

+2+

阴极反应式2H+2e~=H2tCu+2e=Cu

pH变化增大———_

复原加入物质加入HC1加入CuCb

(3)电解质和水都发生电解型

电解质NaClCuSO4

阳极反应式-

2Cr-2e=Cbf4OH-4e=O2t+2H2O

+2+

阴极反应式2H+2e-=H2t2CU+4e=2Cu

pH变化增大减小

复原加入物质加入HC1加入CuO或CuCC)3

■归纳总结

分析电解问题的基本方法思路

(1)确定电解池的阴、阳两极，判断阳极是惰性电极还是活泼电极。

(2)分析通电前溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH)„

(3)通电后阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，判断两极上的放电顺序。

(4)确定电极产物，书写电极反应式(注意遵循原子守恒和电荷守恒)。

(5)分析电解时的相关变化，如两极现象、离子浓度的变化、pH变化等。

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十六、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气

1.电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气

⑴实验装置

阴极阻极

铁棒石墨

滴有酚猷溶液

的NaCl溶液

(2)实验现象

①阳极上有带刺激性气味的黄绿色气体产生，并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。

②阴极上有无色气体产生，阴极附近溶液变红色。

(3)原理分析

①通电前，氯化钠溶液中含有的离子：Na+、C「、H+、OH，

②通电后，Na+、H+移向阴极,C「、OH」移向阳极。

阳极：离子放电顺序为C厂>OH-,电极反应式为2c「-21=Cbt;

阴极：离子放电顺序为H+>Na+,电极反应式为2H++21=以1。

因旦1放电，故阴极区生成NaOH。

(4)电解的总反应式

［甬由

化学方程式：2NaCl+2H2O^=H2t+C12f+2NaOH；

离子方程式：2cl+2H2O叟LH2f+C12t+2OH，

2.氯碱工业

工业上，用隔膜阻止OH一移向阳极，则Na+和OH」可以在阴极附近的溶液中富集，这就是电解食盐水制备烧碱

的原理，也称作氯碱工业。

■归纳总结

工业电解饱和食盐水制取烧碱

在氯碱工业中，采用了阳离子交换膜，阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+、H+)

通过，而阻止阴离子(C「、OIF)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cb混合而引起爆炸，

又能避免Cb和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

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十七'铜的电解精炼、电镀

1.铜的电解精炼

⑴装置

(2)粗铜成分

①主要成分：Cuo

②杂质金属：比铜活泼的有Zn、Fe、Ni等。

比铜不活泼的有Ag、Pt、Au等。

(3)电极反应

一主要反应：Cu(粗铜)-2e-=Cu'+

-其他反应：Zn-2e-=Zn2+

Fe-2e~=Fe2+

Ni-2e-=Ni2+

L维支但等金属沉积在槽底形成阳极泥

——Cu2++2e-^Cu(精铜)

(4)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中；比铜不活泼的金属Ag、Au、Pt等以

金属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，阴极上得到纯铜。

2.电镀

(1)设计思路及依据

阴极材料：铁钉(镀件)

确定阴极电极反应式：。12++2屋=Cu

阴极反应物：Cu^l

阳极材料：铜片(镀层金属)

确定阳极电极反应式：Cu—2e-^=Cu2+

阳极反应物：铜片

(2)实验装置及现象

①实验装置如图

待