2020年高中化学同步学案：《电能转化为化学能——电解》2(-鲁科版选修4).docx

电能转化为化学能-电解学习目标1 了解电解池的工作原理，能用电极反应表示化学能和电能的转化关系2了解铜的电解精炼3了解铜的电镀学问梳理一、 电解原理1 金属是靠_导电;电解质溶液是依靠_石墨铁 电解熔融氯化钠_而导电。2 右图是电解熔融氯化钠的装置图，请思考：3 通电前，熔融的氯化钠中存在_离子。4 通电前这些离子做_运动。5 通电后， _极上渐渐掩盖了一层银白色的物质，这是由于析出了_。_极上有气泡产生，并可闻到_的气味，该气体是_。可见通电后，两电极上都发生了化学变化。6 与电源正极相连的电极我们称之为_，在这一极上发生的电极反应式为_；而与电源负极相连的电极我们称之为_，在这一极上发生的电极反应为_。由试验可知熔融的氯化钠通电时，在两极上均发生了氧化还原反应，有新物质生成，此过程中_能转化为_能。7电解： _的过程叫做电解。二、 电解池：把_的装置叫做电解池或电解槽。(1)组成电解池的条件是：_；_；_。（2）右图是电解饱和食盐水的装置图，请思考以下问题：PtPt 电解饱和食盐水 现象电极反应式阴极阳极总反应的化学方程式：三、 铜的电解精炼画出电解精炼铜的装置图，并写出两电极的反应。四、电镀铜1 以铁上镀铜为例，说明电镀所满足的基本条件_；_；_。2 电镀后阳极质量_，阴极质量_，电解液浓度_。学习导航1 方法指导：电极反应及电极产物的推断规律：电解质溶液在通直流电时，对电解产物的推断，既要 考虑阴阳离子的氧化还原力气，还要考虑电极材料、离子浓度、溶液酸碱性等。推断电解产物首先要留意电极材料，再依据电解质溶液的离子放电挨次进行推断。（1）惰性电极电解（Pt、Au、碳棒）阳离子放电挨次：Ag+Hg2+Cu2+H+Pb2+Fe2+阴离子放电挨次：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根例子下面分四种状况进行说明：电解质中溶质的阳离子放电，阴离子不放电：即阳离子的氧化性强于H+,而阴离子的还原性弱于OH-,产物为酸、O2及金属单质，电解后溶液pH减小。如：a.电解AgNO3溶液产物为Ag和O2、HNO3: 4 AgNO3+2H2O4Ag+ O2+4HNO3b.电解CuSO4溶液产物为Cu和O2、H2SO4: 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+ 2H2SO4:电解质中溶质的阴离子放电，阳离子不放电：即阳离子的氧化性弱于H+,而阴离子的还原性强于OH-，产物为碱、H2及非金属单质。电解NaCl、K2S、KBr、NaI等水溶液都产生氢气，电解后溶液pH增大。如：2KI+2H2O2KOH+I2+H2电解过程中阴阳离子都放电：即阳离子的氧化性强于H+,而阴离子的还原性强于OH-。如：电解CuCl2水溶液或H+与S2-、I-、Br-、Cl-组成的酸。CuCl2Cu+Cl22HClH2+Cl2电解过程中阴阳离子都不放电：即阳离子的氧化性弱于H+,而阴离子的还原性弱于OH-。如电解Na2SO4、NaOH、HNO3、H2SO4等水溶液。电解质仅起到增加导电性的作用。pH的变化应分两种状况考虑：若原溶液是饱和溶液，则溶液浓度不再转变，pH也不再转变；若原溶液是不饱和溶液，则随着水的电解，溶液浓度增大，又有三种情形：若原溶液是酸性的，则酸性会更强，pH减小，如H2SO4等。若原溶液是碱性的，则碱性会更强，pH增大，如NaOH等。若原溶液是中性的，则pH不变，如K2SO4等。（2）金属电极做阳极时： 金属阳极比电解质溶液中的阴离子简洁放电，所以易于失去电子被氧化而溶解，形成金属阳离子进入溶液中，此时溶液中的阴离子不放电。具体应用有：电镀和金属的精炼。比如：用铜棒做电极电解NaCl溶液时，电极反应为：阳极：Cu 2e- = Cu2+阴极：2H+ +2e- = H22.例题解析【例1】下图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发觉a极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出，符合这一状况的是（ ）ab xya极板b极板x电极y电极A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析 依据题意，a极板质量增加，说明电解时有金属析出，发生还原反应，a极应是阴极，x电极应是负极，所以选项c不符合题意；选项B为NaOH溶液，电解时不行能有金属在阴极析出，故选项B也不符合题意。题中已知b极板有无色无臭气体放出，则此气体为氧气，故选项D不符合题意。因此答案为A.。【例2】pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pHa，则该电解质可能是（ ）A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4 解析 电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH上升，A符合要求；电解H2SO4和电解Na2SO4溶液相像，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，两者均不符合要求；电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小。所以答案为A。【例3】下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（ ）A.电解过程中阴极质量不断增加B. 电解过程中溶液的pH不断上升C.此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况D.电解后两极产生的气体体积比为21解析 处理有关电解问题首先留意电极材料，在此基础上写出电机反应和总的电解方程式，依据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必需留意原溶液的pH状况。用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解方程式为：4 AgNO3+2H2O4Ag+ O2+4HNO3可知：阴极上析出银，阳极上放出氧气，故A正确D错误；由于生成HNO3，溶液的Ph应不断降低，B错误;要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O+4HNO3 = 4 AgNO3+2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复电解前的状况。C正确。故正确答案为A、CPtAg CuFe电源abH2SO4CuSO4【例4】下图装置中，通电后可观看到Cu极溶解。下列说法中正确的是（ ） A.a极是直流电源的正极B.Fe极是阳极C.Pt极产生的气体体积是Ag极产生气体体积的2倍D.硫酸铜溶液的浓度不变解析 这是两电解池串连的状况，其特点是：全部电极上通过的电量相等，其电极及电极反应互不影响，与单个电解池相同。Cu极溶解，则其必为阳极（电解池中阳极质量不行能增加，阴极质量不行能减小），Fe极是阴极；b极是直流电源的负极，a极是直流电源的正极；Pt极为阳极，Ag极为是阴极。电解H2SO4溶液Pt极产生O2，Ag极产生H2，O2应为H2的1/2。电解CuSO4溶液，Cu为阳极，Fe极是阴极，是向Fe极上镀铜的过程，硫酸铜溶液的浓度不变。