《2017-2018高中化学 第一章 第二节 电能转化为化学能-电解课件 鲁科版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018高中化学 第一章 第二节 电能转化为化学能-电解课件 鲁科版选修4（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 化学反应与能量转换 第二节 电能转化为化学能电解,知识点一 电解的定义及原理,栏目链接,1电解的概念。 在直流电的作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。,温馨提示 (1)电解时所用电流必须是直流电而不是交流电。 (2)熔融状态的电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。 (3)电解过程中，电能转化为化学能而“储存”在反应产物中。,栏目链接,2电解池的概念。 借助于电流将电能转化为化学能的装置叫做电解池，也可以叫做电解槽。 3电解池的构成条件。 (1)直流电源；(2)两个固定电极；(3)电解质溶液或熔融态电解质；(4)形成闭合回路。 4电极反应和电池总反应。 (
2、1)半反应：在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的，这种反应常称为半反应，也叫电极反应。,栏目链接,(2)电池总反应：两个电极反应相加得到的氧化还原反应，即为该电池总反应。,5电极判断。 (1)阳极：与电源正极相连的发生氧化反应的电极。 (2)阴极：与电源负极相连的发生还原反应的电极。,栏目链接,例1 (2014石家庄高二质检)电解CuSO4溶液的装置如下图所示，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是( ) Aa为负极，b为正极 Bd为阳极，c为阴极 C电解过程中，d电极质量增加 D电解过程中，氢离子浓度不变,栏目链接,解析：据电流的方向判断a为正极，b为负极，c为阳极，
3、d为阴极，A、B项不正确。电解CuSO4溶液电极反应式为阳极(c电极)：4OH4e=2H2OO2，OH放电，由水的离子积常数可知c(H)增加，D项错误。阴极(d电极)：Cu22e=Cu，Cu析出沉淀于d电极上而导致质量增加，故C项正确，总反应式为2CuSO42H2Osup7(通电(通电)2CuO22H2SO4。 答案：C,栏目链接,变式训练 1电解池中，阳极的电极材料一定(B) A发生氧化反应 B与电源正极相连 C是铂电极 D得电子,解析：电解池中，与电源正极相连的是阳极，若阳极材料是活性电极，则自身失去电子，发生氧化反应，若是惰性电极(如铂电极)，本身不参加反应，故选B项。,知识点二 电解时
4、电极产物的判断,栏目链接,1阳极产物的判断。 首先看电极，如果是活性电极(除Pt、Au、石墨外)，则是电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失去电子而被氧化；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力。此时应根据阴离子的放电顺序加以判断(放电顺序即为得或失电子的能力顺序)；阴离子在阳极上的放电顺序为：S2IBrClOHSO，即：无氧酸根离子OH含氧酸根离子。,栏目链接,温馨提示 (1)在中学化学中无氧酸根离子通常只考虑：S2、I、Br、Cl的放电情况。 (2)在溶液中我们常说含氧酸根离子不放电，常指最高价(中心原子)含氧酸根离子不放电，但非最高价(中心原子)含氧酸
5、根离子的放电能力比OH的放电能力强，如MnO、SO等。,2阴极阳离子的放电(得电子)顺序。 KCa2NaMg2Al3Zn2Fe2Sn2Pb2HCu2Fe3Hg2Ag。,栏目链接,温馨提示 (1)Fe3得电子能力比Cu2的强，即当两者共存时Fe3先放电。 (2)通常情况下： Ag、Hg2、Fe3、Cu2、H 水溶液中只考虑此部分 Pb2、Sn2、Fe2、Zn2 浓度很大(常指电镀时)排在H前 Al3、Mg2、Na、Ca2、K 只在熔融状态下放电,栏目链接,例2 用石墨作电极电解CuSO4和KCl混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( ) AH2、Cl2 BCu、Cl2 CH2、O2 DC
6、u、O2,解析：本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有：Cu2、K、H及Cl、OH五种离子，得电子能力Cu2HK，失电子能力：ClOH，所以电解初期：阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2，故选B。 答案：B,解析：本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有：Cu2、K、H及Cl、OH五种离子，得电子能力Cu2HK，失电子能力：ClOH，所以电解初期：阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2，故选B。 答案：B,栏目链接,思路点拨：记住常见离子的放电顺序，阴离子：S2IBrClOH，阳离子：活性阳极AgHg2Cu2H，再就是看清题目要求。,变式训练 2(2014辽宁本溪高二期末)用惰
7、性电极电解下列各组物质的水溶液时，发生的电极反应完全相同的是(A) ANaOH、H2SO4 BCuCl2、Cu(NO3)2 CNa2SO4、NaCl DKNO3、AgNO3,栏目链接,解析：用惰性电极电解NaOH、H2SO4的水溶液时实质均为电解水，电极反应均相同，A正确；电解B、C两组溶液时，阳极反应不同，阴极反应相同，B、C错误；电解KNO3、AgNO3两组溶液，阳极反应相同，阴极反应不同，D错误。,知识点三 用惰性电极电解的一般规律,栏目链接,栏目链接,栏目链接,温馨提示 (1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。 (2)电解电解质型
8、：无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。 (3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。 (4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解。,栏目链接,例3 如图所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的“彩虹”，则U形管内的溶液可能为( ) AH2SO4溶液 BNaOH溶液 CAgNO3溶液 DNa2SO4溶液,栏目链接,解析：本题考查电解规律，彩虹意味着多种颜色，当电解质溶液为Na2SO4时，阴极区生成OH，使溶液变蓝，阳极区生成H，使溶液变红，中间石蕊呈紫色，并且颜色逐渐改变，像彩虹一样
9、，故选D。 答案：D,栏目链接,变式训练 3用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是(B) ACuSO4 BH2SO4 CCuCl2 DNaCl,栏目链接,解析：依据电解规律， 电解硫酸溶液实质是电解水，向剩余电解液中加少量水，能使溶液和电解前相同，故B项正确；而电解硫酸铜溶液析出的是铜和氧气，电解氯化钠溶液析出的是氢气和氯气，电解氯化铜溶液析出的是铜和氯气，电解结束后加水均不能恢复到原溶液，故A、C、D三项均错误。,知识点四 电解原理的应用,栏目链接,电解原理的应用 1电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气。 (1)实验装置。 按右图装置
10、，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时两边管中各滴入几滴酚酞溶液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体，接通直流电源后，注意管内发生的现象，看到阴极区溶液变红且有气泡，阳极区有Cl2产生。,栏目链接,(2)实验原理分析。 饱和食盐水中存在以下电离方程式： NaCl NaCl H2OHOH 在食盐水中存在着Na、Cl、H、OH四种离子，通电时，Na、H向阴极移动，OH、Cl向阳极移动。由于放电顺序HNa、ClOH，因此两极上的电极反应分别为阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)；阴极：2H2e=H2(还原反应)。,栏目链接,在上述反应中，由于H在阴极上得到电子
11、而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的继续电离，结果阴极区溶液里OH的浓度增大而呈碱性。 总反应：2NaCl2H2Osup7(通电(通电)2NaOHH2阴极产物Cl2阳极产物,栏目链接,温馨提示 (1)首先要弄清楚食盐水中的离子放电顺序。 (2)其次是碱在阴极区产生的原因是H2O电离的H在阴极上得电子而生成H2从而引起水的电离平衡被破坏，在阴极区积累了大量的OH而生成碱。,栏目链接,2电解精炼铜。 (1)电解精炼铜的装置。,栏目链接,(2)电解精炼铜的原理。 电极反应：阳极(粗铜)：Cu2e=Cu2； 阴极(精铜)：Cu22e=Cu。 粗铜中往往含锌、铁、镍、金等多种金属，当含杂质的铜在阳
12、极不断溶解时，位于金属活动性顺序表铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如Zn2e=Zn2、Ni2e=Ni2。,栏目链接,但是它们的阳离子比铜离子难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序表铜之后的银、金等杂质，因为失电子能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)。,栏目链接,3电镀。 (1)定义：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的方法。 (2)目的：主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和
13、表面硬度。 (3)镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等。,栏目链接,(4)原理：电镀时，把待镀金属制品作为阴极，用镀层金属作为阳极，用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在待镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。如下图：,栏目链接,例如：铁件上镀锌。放电能力不仅与本身性质相关，还与离子浓度、pH等有关。当c(Zn2)较大时，Zn2放电能力大于H，在直流电作用下，电极反应： 阳极(Zn)：Zn2e=Zn2； 阴极(Fe)：Zn22e=Zn。 阳极的锌不断被氧化成Zn2进入溶
14、液，阴极溶液中Zn2被还原成锌镀层，因此电镀液中c(ZnCl2)保持不变。,栏目链接,(5)电镀特点：“一多、一少、一不变”。 “一多”指阴极上有镀层金属沉积，“一少”指阳极上有镀层金属溶解，“一不变”指电解液浓度不变。,温馨提示 电镀生产过程中产生的废水、废气、废渣中含有多种对环境有害的物质，处理后应符合国家规定的排放标准，对其中的有用成分要回收利用。,栏目链接,例4 如下图所示，甲、乙为相互串联的两个电解池。,(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，则A电极名称为_极，电极材料是_，电极反应式为_，电解质溶液可以是_。 (2)乙池中铁极电极反应式为_，若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段
15、时间后，铁极附近呈_色。,栏目链接,(3)若乙电解池中的电解质溶液为等物质的量浓度的Cu(NO3)2和MgCl2溶液。分阶段写出乙池中电解反应的化学方程式：_ _。,解析：(1)在一条电路上串联两个电解池，使同学们对阴、阳极的判断容易受到干扰，在分析甲池时，把乙池视为一段导线，反之，分析乙池时，把甲池视为一段导线。据此分析得出：A为阴极，B为阳极，Fe为阴极，C为阳极。又根据工业上电解精炼铜的原理判断：A电极材料应为纯铜，电极反应式为Cu22e=Cu，电解质溶液用含Cu2的溶液(如CuSO4溶液)。,栏目链接,(2)乙池中是用惰性电极电解NaCl溶液(阴极材料是否为活泼金属对电解无影响)，铁极反应式为2H2e=H2，由于水提供的H放电，铁极附近溶液中OH越来越多，加入酚酞溶液
