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：
①__________________________________________；
②__________________________________________；
③__________________________________________。

（2）右图是电解饱和食盐水的装置图，请思考以下问题：
Pt
Pt
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
①___________________________________；
②___________________________________；
③___________________________________。
2． 电镀后阳极质量_______，阴极质量__________，电解液浓度___________

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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：
①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↑+4HNO3
b.电解CuSO4溶液产物为Cu和O2、H2SO4: 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+ 2H2SO4:
②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↑
③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+Cl2↑
2HClH2↑+Cl2↑
④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：
①若原溶液是酸性的，则酸性会更强，pH减小，如H2SO4等。
②若原溶液是碱性的，则碱性会更强，pH增大，如NaOH等。
③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-- == H2↑
2.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（ ）
a
b
· ·
x
y

a极板
b极板
x电极
y电极
A
锌

石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
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pH＞a，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2∶1
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、C

Pt
Ag
Cu
Fe
电源
a
b
H2SO4
CuSO4
【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。