高中化學 專題1 化學反應與能量變化 第二單元 化學能與電能的轉(zhuǎn)化 3 電解原理學案 蘇教版選修4.doc

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電解原理 【考點精講】 1.電解定義 在電流作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程。 2.能量轉(zhuǎn)化形式 電能轉(zhuǎn)化為化學能。 3.電解池 （1）構成條件 ①有與電源相連的兩個電極。 ②電解質(zhì)溶液（或熔融鹽）。 ③形成閉合回路。 （2）電極名稱及電極反應式（如圖） （3）電子和離子移動方向 ①電子：從電源負極流向電解池的陰極；從電解池的陽極流向電源的正極。 ②離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。 4.分析電解過程的思維程序 （1）首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。 （2）再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組（不要忘記水溶液中的H＋和OH－）。 （3）然后排出陰、陽兩極的放電順序 陰極：陽離子放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 陽極：活潑電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。 注意： ①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽離子放電。 ②最常用、最重要的放電順序是：陽極：Cl－>OH－；陰極：Ag＋>Cu2＋>H＋。 ③電解水溶液時，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。 （4）分析電極反應，判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。 （5）最后寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。 【典例精析】 例題1 用惰性電極電解下列溶液，電解一段時間后，陰極質(zhì)量增加，電解液的pH下降的是（） A.CuSO4 B.NaOH C.BaCl2 D.H2SO4 思路導航：符合該題條件的電解質(zhì)應為不活潑金屬的含氧酸鹽。 答案：A 例題2 用鉑電極電解一定濃度的下列物質(zhì)的水溶液，在電解后的電解液中加適量水，能使溶液濃度恢復到電解前濃度的是（） A.NaCl B.Na2CO3 C.CuSO4 D.K2S 思路導航：加適量水能使溶液恢復到電解前的濃度，則實際是電解水，故只有B項符合條件。 答案：B 例題3下圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加幾滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象描述正確的是（） A.逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的 B.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣體 C.a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色 D.a電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色 思路導航：SO、OH－移向b極，在b極OH－放電，產(chǎn)生O2，b極附近c（H＋）>c（OH－），石蕊試液變紅。Na＋、H＋移向a極，在a極H＋放電產(chǎn)生H2，a極附近c（OH－）>c（H＋），石蕊試液變藍。所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體。A、B均錯。 答案：D 【總結提升】 1.電解方程式的書寫步驟 以寫出用石墨作電極電解CuSO4溶液的電極反應式及總的電解方程式為例。 第一步：明確溶液中存在哪些離子。陽離子：Cu2＋、H＋；陰離子：OH－、SO。 第二步：判斷陰、陽兩極附近離子種類及離子放電順序。陰極：Cu2＋>H＋；陽極：OH－>SO。 第三步：寫電極反應式和總的電解方程式。 陰極：2Cu2＋＋4e－＝2Cu；陽極：2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋。 根據(jù)得失電子數(shù)相等，得總方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2.規(guī)避電解池中方程式書寫的3個易失分點 （1）書寫電解池中電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式。 （2）要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。 （3）電解水溶液時，應注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。 3.分析電解下列物質(zhì)的過程 電解質(zhì)（水溶液） 電極方程式 被電解的物質(zhì) 總化學方程式或離子方程式 電解質(zhì)濃度 溶液pH 電解質(zhì)溶液復原 含氧酸（如H2SO4） 陽極：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－＝2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 減小 加H2O 強堿（如NaOH） 陽極：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－＝2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 增大 加H2O 活潑金屬的含氧酸鹽（如KNO3、Na2SO4） 陽極：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O 陰極：4H＋＋4e－＝2H2↑ 水 2H2OO2↑＋2H2↑ 增大 不變 加H2O 無氧酸（如HCl），除HF外 陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－＝H2↑ 酸 2HClCl2↑＋H2↑ 減小 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬的無氧酸鹽（如CuCl2），除氟化物外 陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑ 陰極：Cu2＋＋2e－＝Cu 鹽 CuCl2Cu＋Cl2↑ 減小 加CuCl2 活潑金屬的無氧酸鹽（如NaCl） 陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑ 陰極：2H＋＋2e－＝H2↑ 水和鹽 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 生成新電解質(zhì) 增大 通入HCl氣體 不活潑金屬的含氧酸鹽（如CuSO4） 陽極：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O 陰極：2Cu2＋＋4e－＝2Cu 水和鹽 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋ 生成新電解質(zhì) 減小 加CuO或CuCO3