《金新學案》高三化學一輪復習 電能轉化為化學能-電解

第2講電能轉化為化學能——電解編輯ppt最新展示1.了解電解池的工作原理。2.能寫出電極反應和電解總反應方程式。熱點定位1.以選擇題形式考查電極反應式書寫、電極附近溶液酸堿性變化、兩極上得失電子守恒關系及電極產物的判斷和計算等。2.可融入主觀題中，綜合考查電解原理及其應用。編輯ppt一、電解原理1．電解：使

通過電解質溶液(或熔融的電解質)而在

引起

的過程。2．能量轉化形式：

。直流電陰、陽兩極氧化還原反應電能轉化為化學能編輯ppt3．電解裝置——電解池(1)構成條件①與

相連的兩個電極。②

(或

)。③形成

。(2)電極名稱及電極反應(如下圖)直流電源電解質溶液熔融電解質閉合回路編輯ppt(3)電子和離子移動方向①電子：從電源

流向電解池的

；從電解池的

流向電源的

。②離子：

移向電解池的陰極；

移向電解池的陽極。負極陰極正極陽離子陰離子陽極編輯ppt為什么說電解質溶液導電過程就是電解過程？【提示】電解質溶液導電時，溶液中的陰、陽離子在電場作用下分別移向兩個電極，從而在兩個電極上失、得電子發(fā)生氧化反應和還原反應，所以說電解質溶液導電過程就是電解過程。編輯ppt二、電解原理的應用1．電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣陰極：

陽極：

電解反應的化學方程式：

2H＋＋2e－―→H2↑，2Cl－―→Cl2↑＋2e－，2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。編輯ppt2．銅的電解精煉陽極陰極電極材料

電極反應電解質溶液Cu―→Cu2＋＋2e－Zn―→Zn2＋＋2e－Fe―→Fe2＋＋2e－Ni―→Ni2＋＋2e－Cu2＋＋2e－―→CuCuSO4溶液粗銅純銅編輯ppt3.電鍍(1)概念應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。(2)電鍍池的構成①待鍍金屬作

極；②鍍層金屬作

極；③含有

離子的溶液作電鍍液；④外加直流電源。(3)特點電鍍前后電鍍液

。鍍層金屬濃度不變陰陽編輯ppt4．電解熔融氯化鈉冶煉金屬鈉陰極反應：

；陽極反應：

；電解反應的化學方程式：2Na＋＋2e－―→2Na2Cl－―→Cl2↑＋2e－2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑編輯ppt1．(2009年安徽高考)Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解池示意圖如下圖所示，電解總反應為：2Cu＋H2O Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是 (

)編輯pptA．石墨電極上產生氫氣B．銅電極發(fā)生還原反應C．銅電極接直流電源的負極D．當有0.1mol電子轉移時，有0.1molCu2O生成【解析】由2Cu＋H2OCu2O＋H2↑知Cu發(fā)生氧化反應，作陽極，則石墨作陰極，因此Cu接直流電源的正極。根據上述電解反應方程式，陽極反應為：2Cu＋2OH－―→Cu2O＋H2O＋2e－，當有0.1mole－轉移時，有0.05molCu2O生成；陰極反應為：2H＋＋2e－―→H2↑。【答案】

A編輯ppt2．(2009年江蘇高考)以氯化鉀和鈦白廠的副產品硫酸亞鐵為原料生產硫酸鉀、過二硫酸銨和氧化鐵紅顏料，原料的綜合利用率較高。其主要流程如下：編輯ppt(1)反應Ⅰ前需在FeSO4溶液中加入________(填字母)，以除去溶液中的Fe3＋。A．鋅粉 B．鐵屑C．KI溶液 D．H2(2)反應Ⅰ需控制反應溫度低于35℃，其目的是__________________________。(3)工業(yè)生產上常在反應Ⅲ的過程中加入一定量的醇類溶劑，其目的是______________________。(4)反應Ⅳ常被用于電解生產(NH4)2S2O8(過二硫酸銨)。電解時均用惰性電極，陽極發(fā)生的電極反應可表示為______________________________。編輯ppt【解析】此題為化工生產題型，主要考查了化合物性質，電極方程式書寫。做此類題要分析清楚每一個環(huán)節(jié)目的和結果是什么。這樣才能判斷各反應后的產物分別是什么。(1)在FeSO4溶液中除去溶液中的Fe3＋，最好選用鐵屑或鐵粉，比較簡單，且無新的離子引入。(2)如果溫度過高會導致NH4HCO3分解，同時也會加快Fe2＋的水解(溫度越高，鹽的水解速率越快)，這樣會使原料利用率降低。編輯ppt(3)由題目看出在Ⅲ反應中生成的K2SO4為固體，而K2SO4在無機溶劑中溶解度是比較大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度，所以加入醇類即有機溶劑的目的是降低K2SO4的溶解度。(4)根據陰陽極反應原理，陽極失電子發(fā)生氧化反應，此題實質是電解硫酸銨溶液，再根據反應后的產物得出正確的答案?！敬鸢浮?/p>

(1)B

(2)防止NH4HCO3分解(或減少Fe2＋的水解)(3)降低K2SO4的溶解度，有利于K2SO4析出編輯ppt3．(2009年寧夏高考)請回答氯堿的如下問題：(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質量比)生成的產品。理論上k＝________(要求計算表達式和結果)。(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、等雜質，必須精制后才能供電解使用。精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②HCl(鹽酸)，③BaCl2，這3種試劑添加的合理順序是__________(填序號)。編輯ppt(3)氯堿工業(yè)是高耗能產業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。編輯ppt①圖中X、Y分別是________、________(填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a%與b%的大小________；②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應，正極：______________；負極：______________；③這樣設計的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)______________________________。編輯ppt【解析】

(1)只要了解電解飽和食鹽水的化學方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑即可得到，k＝M(Cl2)/2M(NaOH)＝71/80＝1∶1.13或0.89；(2)只要抓住除Ba2＋要放在除CO前即可得到順序關系：③①②；(3)本題突破口在于B燃料電池這邊，通空氣一邊為正極(發(fā)生還原反應)，那么左邊必然通H2，這樣Y即為H2；再轉到左邊依據電解飽和食鹽水的化學方程式可知唯一未知的就是X，必然為Cl2了；A中的NaOH進入燃料電池正極再出來，依據O2＋4e－＋2H2O―→4OH－可知NaOH的濃度增大。編輯ppt【答案】

(1)M(Cl2)/2M(NaOH)＝71/80＝1∶1.13或0.89

(2)③①②

(3)①Cl2

H2

a%小于b%②O2＋4e－＋2H2O―→4OH－

H2＋2OH－―→2H2O＋2e－③燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產出堿液的濃度；降低能耗等等編輯ppt4．(2009年全國卷Ⅰ)下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。編輯ppt(1)接通電源，經過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質量增加。據此回答問題：①電源的N端為________極；②電極b上發(fā)生的電極反應為______________；③列式計算電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積：________________；編輯ppt④電極c的質量變化是________g；⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述其原因：甲溶液________________________；乙溶液______________________；丙溶液_________________________；(2)如果電解過程中銅全部析出，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？_______________。編輯ppt【解析】

(1)①乙中c電極質量增加，說明c處發(fā)生的反應為：Cu2＋＋2e－―→Cu，c電極應為陰極，則M為負極，N為正極。②甲中放的是NaOH溶液，電解時實質上是電解水，b電極上發(fā)生的電極反應為：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－。而要求算出b電極上產生的氣體體積，就必須先根據丙中K2SO4濃度的變化計算出轉移電子的數目。編輯ppt設丙中電解水的質量為xg，由電解前后溶質質量相等可得：100×10%＝(100－x)×10.47%，x＝4.5g，所以整個反應轉移了0.5mol電子，根據電極方程式可計算出b電極放出的O2為0.125mol，其體積為2.8L，c電極上析出的銅為0.25mol，其質量為16g。⑤甲中電解的是水，NaOH濃度增大；乙中水電離出來的OH－放電，H＋濃度增大；丙中電解的也是水，雖然K2SO4濃度變大，但pH不變。(2)銅全部析出時溶液變?yōu)镠2SO4溶液，電解仍可以進行。編輯ppt(2)能繼續(xù)進行，因為CuSO4溶液已轉變?yōu)镠2SO4溶液，反應也就變?yōu)樗碾娊夥磻庉媝pt一、電解原理1．陰、陽極的判斷編輯ppt2．電解時電極產物的判斷(1)陽極①活性電極：電極材料失電子；②惰性電極：溶液中陰離子放電，其放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。(2)陰極：溶液中陽離子放電，其放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。編輯ppt3．電極反應式的書寫(1)根據裝置書寫①根據電源確定陰、陽兩極―→確定陽極是否是活性金屬電極―→據電極類型及電解質溶液中陰、陽離子的放電順序寫出電極反應式。②在確保陰、陽兩極轉移電子數目相同的條件下，將兩極電極反應式合并即得總反應式。編輯ppt(2)由氧化還原反應方程式書寫電極反應式①找出發(fā)生氧化反應和還原反應的物質―→兩極名稱和反應物―→利用電子守恒分別寫出兩極反應式。②若寫出一極反應式，而另一極反應式不好寫，可用總反應式減去已寫出的電極反應式即得另一電極反應式。編輯ppt4．電極方程式的書寫和電解反應的離子方程式的書寫比較電極方程式是以實際反應的微粒符號來表示的，當水中的氫離子或氫氧根離子參加反應時，在電極反應式中就以H＋或OH－表示。電解反應的離子方程式書寫時一要符合離子方程式的書寫要求，當水中的氫離子或氫氧根離子參加反應時，在電解反應式中就以H2O表示。二要注明反應條件——通電(或電解)。編輯ppt【應用指南】可充電電池放電時作原電池，充電時作電解池，兩池的電極反應式正好相反，即電解池的陰極反應式對應于原電池的負極反應的逆反應式，電解池的陽極反應式對應于原電池正極反應的逆反應式，但電解池反應與原電池反應并不是相應的可逆反應。編輯ppt(2008年上?；瘜W)取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現a電極與試紙接觸處出現一個雙色同心圓，內圓為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯誤的是 (

)編輯pptA．b電極是陰極B．a電極與電源的正極相連接C．電解過程中，水是氧化劑D．b電極附近溶液的pH變小【解析】根據題意，a電極應產生Cl2，為陽極，與電源正極相連，則b為陰極。D項中b電極上H＋放電，附近OH－濃度增大，pH變大?！敬鸢浮?/p>

D編輯ppt【拓展訓練】

1.某水溶液中含有等物質的量濃度的Cu(NO3)2和NaCl，以惰性電極對該溶液進行電解，分階段寫出電解反應的化學方程式。編輯ppt【解析】用惰性電極電解電解質水溶液，分析電解反應的一般方法步驟為：①分析電解質水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽離子兩類；②分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應式；③合并兩個電極反應式得出電解反應的總化學方程式或離子方程式。編輯ppt第一階段陰極：Cu2＋＋2e－―→Cu陽極：2Cl－―→Cl2↑＋2e－第二階段陰極：2Cu2＋＋4e－―→2Cu陽極：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－第三階段陰極：4H＋＋4e－―→2H2↑陽極：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－將電極反應式合并可得電解反應的化學方程式。編輯ppt【答案】第一階段的反應：CuCl2Cu＋Cl2↑第二階段的反應：2Cu(NO3)2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HNO3第三階段的反應：2H2O2H2↑＋O2↑編輯ppt二、電解規(guī)律及有關電解計算方法1．電解規(guī)律(惰性電極)編輯ppt類型電極反應特點電解質組成特點實例電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原需加入物質電解水型陰極：4H＋＋4e－―→2H2↑陽極：4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－可溶性強堿NaOH水增大增大水含氧酸H2SO4水增大減小水活潑金屬含氧酸鹽Na2SO4水增大不變水電解電解質型電解質電離出的陰陽離子分別在兩極放電無氧酸HCl電解質減小增大氯化氫不活潑金屬無氧酸鹽CuCl2電解質減小氯化銅放H2生堿型陰極：2H＋＋2eH2↑－―→陽極：電解質陰離子放電活潑金屬無氧酸鹽NaCl電解質和水生成新電解質—堿增大氯化氫放O2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：4OH－―→O2↑＋2H2O＋4e－不活潑金屬含氧酸鹽CuSO4電解質和水生成新電解質—酸減小氧化銅編輯ppt2.有關電解計算的方法有關電解的計算通常是求電解后某產物的質量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH、物質的量濃度等。(1)根據電解反應方程式或電極反應式，利用電子得失守恒列式計算。①陽極失去的電子總數等于陰極得到的電子總數；②串聯電路中通過各電解池的電子總數相等。編輯ppt(2)用惰性電極進行電解的過程，若電解質的陰陽離子不同時在兩極上放電，則陽離子放電的同時必有H＋生成，n(H＋)＝n(陽離子)×電荷數；陰離子放電的同時必有OH－生成，n(OH－)＝n(陰離子)×電荷數。(3)可利用物質的量的相當量關系(由電子得失守恒得)，如：H2～Cl2～～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。編輯ppt(2010年泰州質檢)在如下圖所示的裝置中，若通入直流電5min時，銅電極質量增加2.16g，試回答：編輯ppt(1)電源電極X名稱為________。(2)pH變化：A________，B________，C________。(填“增大”“減小”或“不變”)(3)通電5min時，B中共收集224mL氣體(標準狀況)，溶液體積為200mL。則通電前CuSO4溶液的物質的量濃度為__________(設電解前后溶液體積無變化)。(4)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為________(設電解前后溶液體積無變化)。編輯ppt【思路點撥】解答本題的關鍵點：(1)銅極質量增加2.16g，銅為陰極，X為電源負極。(2)各電解池中電子轉移數相等。編輯ppt【解析】

(1)C裝置的銅電極質量增加，說明銅極上有金屬析出，即溶液中的銀離子被還原生成銀單質，故銅極為陰極，由此可確定X極為負極。(2)A裝置是用惰性電極電解KCl溶液，陰極析出氫氣，陽極析出氯氣，溶液中氫氧根離子濃度增大。B裝置陰極上先析出銅，當銅離子消耗完后將析出氫氣，而陽極上析出氧氣，溶液中氫離子濃度增大。C裝置陰極析出銀單質，陽極上的銀失去電子變成銀離子，理論上溶液的物質的量濃度不變。編輯ppt編輯ppt(4)A裝置的反應為：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑即反應中電子轉移的物質的量與生成的氫氧根離子的物質的量相等，為0.02mol。c(OH－)＝＝0.1mol/L，故pH＝13。【答案】

(1)負極(2)增大減小不變(3)0.025mol/L(4)13編輯ppt【拓展訓練】

2.(2008年全國卷Ⅰ)電解100mL含c(H＋)＝0.30mol·L－1的下列溶液，當電路中通過0.04mol電子時，理論上析出金屬質量最大的是 (

)A．0.10mol·L－1Ag＋

B．0.20mol·L－1Zn2＋C．0.20mol·L－1Cu2＋

D．0.20mol·L－1Pb2＋編輯ppt【解析】

A項析出銀的質量m(Ag)＝0.04mol×108g·mol－1＝4.32g；B項中無金屬析出；C項析出銅的質量為m(Cu)＝×0.04mol×64g·mol－1＝1.28g；D項無金屬析出?！敬鸢浮?/p>

A編輯ppt1．能用電解原理說明的問題是 (

)①電解是把電能轉變成化學能②電解是化學能轉化成電能③電解質溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化④不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解的原理可以實現⑤任何溶液被電解時，必然導致氧化還原反應的發(fā)生編輯pptA．①②③④ B．②③⑤C．③④ D．①③④⑤【解析】電解過程是將電能轉變成化學能，①正確，②錯誤；電解質溶液導電的過程實質上發(fā)生了電解，屬于化學變化且是氧化還原反應，③、⑤正確；通過外加電流，一些不能自發(fā)的氧化還原反應可通過電解原理實現，④正確?！敬鸢浮?/p>

D編輯ppt2．用惰性電極分別電解以下各物質的水溶液：KCl、CuCl2、AgNO3、H2SO4、KOH、Na2SO4，在兩極均產生氣體，且體積比為2∶1的是 (

)A．KCl、AgNO3

B．AgNO3、Na2SO4、H2SO4C．CuCl2、Na2SO4、KOHD．Na2SO4、KOH、H2SO4編輯ppt【解析】要求兩個電極都產生氣體，且要符合2∶1，陰極上應該是陽離子得電子，能生成氣體的只有H＋，生成H2。根據陰陽極得失電子相等，陽極應該生成一種氣體：生成1mol氣體需失去4mol電子，則只能是O2。綜合以上判斷，這種情況屬于電解水。根據電解結果的判定為：Na2SO4、KOH、H2SO4?！敬鸢浮?/p>

D編輯ppt3．(2010年泰州質檢)下列描述中，不符合生產實際的是 (

)編輯pptA．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極B．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極C．用如圖1裝置生產家用消毒液(NaClO)D．用如圖2裝置為鉛蓄電池充電編輯ppt【解析】用石墨作電極電解飽和NaCl溶液發(fā)生的反應是2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，伴隨電解過程所發(fā)生的副反應是2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，從而制得有較強殺菌能力的NaClO、NaCl混合溶液，故C項正確；蓄電池中PbO2為正極，Pb為負極，給蓄電池充電時，應遵循“正接正，負接負”的原則連接，D項錯誤?！敬鸢浮?/p>

D編輯ppt4．三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調NiCl2溶液pH至7.5，加入適量硫酸鈉后進行電解。電解過程中產生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO－，把二價鎳氧化為三價鎳。以下說法正確的是(多選) (

)A．可用鐵作陽極材料B．電解過程中陽極附近溶液的pH升高C．陽極反應為：2Cl－―→Cl2↑＋2e－D．1mol二價鎳全部轉化為三價鎳時，外電路中通過了1mol電子編輯ppt【解析】電解時陽極產生Cl2，電極反應為2Cl－―→Cl2↑＋2e－，故C對，則陽極不可能是活潑性電極如鐵，故A錯。陽極產生的Cl2與堿反應，使溶液的pH值降低，故B錯，二價鎳全部轉化為三價鎳失e－，故D對?！敬鸢浮?/p>

CD編輯ppt5．從H＋、Cu2＋、Na＋、Cl－五種離子中兩兩恰當地組成電解質，按下列要求進行電解：(1)以碳棒為電極，使電解質質量減少，水量不變進行電解，則采用的電解質是__________。(2)以碳棒為電極，使電解質質量不變，水量減少進行電解，則采用的電解質是______________。(3)以鉑為電極，使電解質和水量都減少進行電解，則電解質是____