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1、【名师一号】2011模块新课标人教化学精美课件系列,第19讲 电解池,基础关,最 新 考 纲,1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应式和总反应方程式 2.了解电解原理的应用,自 主 复 习,一电解原理,1.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)电极名称与电极反应: 与电源正极相连的为_,发生_反应; 与电源负极相连的为_,发生_反应,电流,阴阳两极,氧化还原反应,阳极,氧化,阴极,还原,2.电解CuCl2溶液 (1)阳极反应:_ (2)阴极反应:_ (3)总方程式:_,2Cl-2e-=Cl2,Cu2+2e-=Cu,CuCl2电解Cu+Cl2,二电
2、解原理的应用 1.电解饱和食盐水 (1)电极反应: 阳极:_ 阴极:_ (2)总反应方程式: _ (3)应用:氯碱工业制_和_,2Cl-2e-=Cl2,2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2+Cl2,H2,Cl2,NaOH,2.电镀铜或电解精炼铜 (1)两极材料:待镀金属或精铜做_,镀层金属或精铜做_ (2)电极反应: 阳极:_ 阴极:_,阴极,阳极,Cu-2e-=Cu2+,Cu2+2e-=Cu,3.电解冶炼Na (1)电极反应: 阳极: _ , 阴极: _ (2)总反应方程式: _ (3)应用:冶炼_等活泼金属,2Cl-2e-=Cl2,2Na+2e-=2Na,2NaCl
3、电解2Na+Cl2,NaMgAl,网 络 构 建,热点关,热 点 考 向 1.理解电解原理及利用电解原理进行创新实验设计 2.应用电解原理解决工业生产生活中的实际问题,热 点 探 究,热点1 电解原理,1.电解原理: (1)电子流向:负极阴极;阳极正极 (3)电解结果:在两极上有新物质生成,2.电极反应式的书写: (1)阳极产物的判断 金属阳极(除PtAu外):电极材料失电子,电极被溶解 惰性阳极(Pt石墨等):阴离子失电子 阴离子放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根,(2)阴极产物的判断 直接根据阳离子得电子顺序进行判断,阳离子放电顺序:,3.电解时溶液pH值的变化 (1)由电解总
4、反应方程式判断总的变化 (2)阳极区:失电子,产生H+或消耗OH-,pH减小 (3)阴极区:得电子,消耗H+或产生OH-,pH增大,例1某同学按如图所示的装置进行电解实验下列说法正确的是( ),A.电解过程中,铜电极上有H2产生 B.电解初期,主反应方程式为:Cu+H2SO4电解CuSO4+H2 C.电解一定时间后,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,解析从装置图可以看出铜接电源正极作阳极,石墨作阴极,应在阴极区产生H2,且H+浓度应逐渐减小,故AD错电解初期主要是电解H2SO4,而随电解进行,溶液中CuSO4浓度逐渐增大,Cu2+参与电极反应而在石墨电极上析出Cu,故
5、BC正确,答案：BC,变式1(2009张掖模拟)右图是电解饱和NaCl溶液的实验装置,其中cd为石墨电极则下列有关判断中正确的是( ) A.a为正极b为负极 B.c为阴极b为阳极 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,解析:从电流方向可以判断电源中a为正极,b为负极;因此电解池中c为阳极,d为阴极电解过程中,阴极上H+得电子,放出H2,电极质量不变,阳极上Cl-失电子,得到Cl2,氯离子浓度减小,答案:A,热点2 以惰性电极电解电解质溶液的规律 1.电解水型:含氧酸强碱活泼金属的含氧酸盐(如NaOHH2SO4K2SO4等)的电解 阴极:4H+4e-=2H2 阳极:4O
6、H-4e-=O2+2H2O,2.电解电解质型:无氧酸(除HF外)不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)(如HClCuCl2等)溶液的电解 阴极:Cu2+2e- Cu 阳极:2Cl-2e- Cl2,3.放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaClMgBr2)溶液的电解 阴极:2H+2e- H2 阳极:2Cl-2e- Cl2,4.放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4Ag-NO3等)溶液的电解 阴极:2Cu2+4e- 2Cu 阳极:4OH-4e- O2+2H2O,例2(2008高考全国卷)右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置,通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液下列实
7、验现象中正确的是( ) A.逸出气体的体积:a电极的小于b电极的 B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色,解析Na2SO4溶液中存在Na+H+ OH-,通电后 和OH-移向b电极,Na+和H+移向a电极,在b电极上:4OH-4e-2H2O+O2,在a电极上:2H+2e- H2,所以产生的气体体积a电极的大于b电极的;两种气体均为无色无味的气体;由于a电极上H+放电,所以a电极附近的c(OH-)c(H+),滴加石蕊试液a电极附近变蓝色,b电极附近变红色,答案：D,变式2某溶液中含有两种溶质NaCl和H2S
8、O4,它们的物质的量之比为3：1用石墨作电极电解该混合溶液时,根据电极产物,可明显分为三个阶段下列叙述不正确的是( ) A.阴极自始至终只产生H2 B.阳极先产生Cl2,后产生O2 C.电解最后阶段为电解水 D.溶液pH不断增大,最后为7,解析:电解质溶液中,n(Na+)：n(Cl-)：n(H+)：n( )=3：3：2：1,开始电解产生H2和Cl2,随着产生H2和Cl2的同时,生成OH-中和H2SO4,且OH-过量,最后是电解水,因而最后溶液的pH大于7,阴极只产生H2三个阶段分别相当于电解HClNaClH2O,答案:D,热点3 电解原理的应用,1.氯碱工业 原料的应用 (1)粗盐的成分:粗盐
9、中含有泥沙Ca2+Mg2+Fe3+ 杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制 (2)杂质的危害:Ca2+Mg2+等金属离子在碱性环境中会生成沉淀,损坏离子交换膜;此外,杂质的存在会使得到的产品不纯,除杂质时所加试剂的顺序要求是:Na2CO3必须在BaCl2之后;加入盐酸在过滤之后 试剂加入顺序有多种选择: BaCl2,NaOH,Na2CO3,过滤,HCl BaCl2,Na2CO3,NaOH,过滤,HCl NaOH,BaCl2,Na2CO3,过滤,HCl 阳极(放电顺序:Cl-OH-):2Cl-2e -Cl2 阴极(放电顺序:H+Na+):2H+2e- H2 在上述反应中,由于H+在阴极上得到电子
10、而生成H2,破坏了附近的水的电离平衡,促进了水继续电离,结果阴极区溶液里OH-的浓度增大而呈碱性,2.铜的电解精炼 以粗铜作阳极精铜作阴极,含有Cu2+的溶液作电解质溶液 发生的反应: 阳极 Cu-2e- Cu2+ 阴极 Cu2+2e- Cu,3.电镀 待镀金属制品作阴极,镀层金属作阳极,含有镀层金属离子的溶液作电镀液 阳极反应:M-ne- Mn+(进入溶液) 阴极反应:Mn+ne- M(在镀件上沉积) 其特点是阳极本身参与电极反应,电镀过程中相关离子的浓度溶液pH等保持不变 4.用电解法制备NaKMgF2等活泼金属和非金属 2NaCl电解2Na+Cl2 MgCl2电解Mg+Cl2,例3(20
11、09安徽理综,12)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,电解总反应为:2Cu+H2O通电Cu2O+H2下列说法正确的是( ),A.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0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成,解析此题考查电解原理由反应前后化合价的变化,可知Cu的化合价升高,失电子,发生氧化反应,所以Cu电极应为电解池的阳极(接直流电源的正极),发生的反应为: 2Cu-2e-+2OH- Cu2O+H2O,当反应中有0.1 mol 电子转移时,生成的Cu2O应为0.05 mol,所以BCD均错误
12、而在电池的阴极(石墨电极)则发生反应:2H+2e- H2,故A选项正确,答案：A,变式3(2008山东日照)下列描述中,不符合生产实际的是 ( ) A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极 C.电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌,用锌作阳极,解析:铁作为阳极会失电子,导致熔融的氧化铝中阳离子除铝离子外,还多了亚铁离子,所以选项A不符合实际;电解精炼铜时,粗铜为阳极,铜失电子进入溶液,然后在阴极析出铜,故选项B正确;电解饱和食盐水的目的是制备氢气氯气和氢氧化钠,所以不需要电极发生反应,故用涂镍碳钢网作为阴极;电镀锌是让溶液中的锌在镀件
13、上析出,为了保证电镀液中锌离子的相对稳定,所以用锌作为阳极,答案:A,能力关,有关电解的计算,原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算溶液pH的计算相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算不论哪类计算,均可概括为下列三种方法:,1.根据电子守恒计算 用于串联电路阴阳两极产物正负两极产物相同电荷量等类型的计算,其依据是电路上转移的电子数相等 2.根据总反应式计算 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算,3.根据关系式计算 由得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式 4e-4Ag2Cu2Cl22H2
14、O24H+4OH- 涉及电化学计算方面的要求不高,主要是能根据总反应式或电极反应式进行计算,有时运用物理中的电量知识解题,考例(2008高考全国卷)电解100 mL含c(H+)=0.30 mol/L的下列溶液,当电路中通过0.04 mol电子时,理论上析出金属质量最大的是( ) A.0.10 mol/L Ag+ B.0.20 mol/L Zn2+ C.0.20 mol/L Cu2+ D.0.20 mol/L Pb2+,解析100 mL溶液中各离子的物质的量分别为n(H+)=0.03 mol,n(Ag+)=0.01 mol,n(Zn2+)=0.02 mol,n(Cu2+)=0.02 mol,n(Pb2+)=0.02 mol,当分别电解它们的 溶液通过0.04 mol电子时,A中0.01 mol Ag全部析出, 其质量为1.08 g,B中H+首先放电,因此析出Zn为0.005 mol,质量为0.325 g,C中0.02 mol Cu全部析出,质量为1.28 g,D
