2019届一轮复习人教版电解池学案

2019届一轮复习人教版电解池学案

第九章 电化学基础 学案 第二节 电解池 一、电解原理 ‎1.电解： 的过程。‎ ‎2.电解池： 的装置．‎ ‎3．电解池的工作原理——以惰性电极电解CuCl2溶液为例：‎ ‎⑴电解池阳极：‎ ‎①与电源正极相连的是 极；‎ ‎②在电源作用下，带有 电荷；‎ ‎③吸引溶液中的 离 子；‎ ‎④发生 反应；‎ ‎⑤电极反应式： 。‎ ‎⑵电解池阴极：‎ ‎①与电源正极相连的是 极；②在电源作用下，带有 电荷；‎ ‎③吸引溶液中的 离 子；④发生 反应；‎ ‎⑤电极反应式： 。‎ ‎⑶总反应离子方程式： 。‎ 二、电极产物的判断 ‎1．阴极规律 ‎⑴与电源负极相连接，电极本身 （能、不能）参加反应。‎ ‎⑵溶液中 先得电子放电，如Ag＋ Fe3＋ Cu2＋ H＋ Fe2＋ Zn2＋ H＋(水)。‎ ‎⑶金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在水溶液中 （能、不能）放电析出。‎ ‎2．阳极规律 ‎⑴与电源正极相连接，电极本身 （能、不能、不一定）参加反应。‎ ‎⑵若为活性电极(除 之外的金属作电极)，发生的反应是 ，电解质溶液的阴离子不参与电极反应。‎ ‎⑶若为惰性电极(如 )，溶液中 先失去电子放电，如S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 含氧酸根 F-。‎ 三、电极方程式、电解方程式的书写——以用石墨做电极电解CuSO4溶液例。‎ ‎1．第一步明确溶液中存在哪些离子。溶液中的阳离子： ，阴离子： 。‎ ‎2．第二步明确阴阳两极附近离子种类及放电顺序。阴极： ，阳极： 。‎ ‎3．第三步写两极的电极反应式。阴极： ，‎ 阳极： 或 。‎ ‎4．第四步写总方程式。保证得失电子数相等，两极反应式相加。‎ 特别注意，电极反应式可以写成离子放电，也可以写成分子放电。但写总反应式时，弱电解质一定要写成分子式。如阳极放电离子可写成的 或 ，在写总方程式时必需写成 。‎ 化学方程式： 。‎ 离子方程式： 。‎ 四、电解原理的应用 ‎1．电解饱和食盐水——氯碱工业 ‎(1)阳极材料： ，阴极材料：合金钢。‎ ‎(2)电极反应：阳极： ，阴极： 。‎ ‎(3)电解溶液成分及变化：电解开始是 溶液，逐渐转变成 溶液。‎ ‎(4)总反应方程式： 。‎ ‎ 总反应离子方程式： 。‎ ‎(5)产品：阴极产物： ，阳极产物： 。‎ ‎2．电镀——以向铁器皿上镀铜为例 ‎(1)阴极材料： ，阴极材料： 。‎ ‎(2)电极反应：阳极： ，阴极： 。‎ ‎(3)电解质溶液： ，理论上电解质溶液成分 (有、无)变化。‎ ‎3．电解精炼铜（假设粗铜中含有Fe、Ni、Au、石英等杂质）‎ ‎(1)阴极材料： ；阳极材料： 。‎ ‎(2)电极反应：阴极： 。‎ 阳极： 、 、 。‎ 比铜活泼的杂质金属如Fe、Ni等，会失电子溶解进入溶液，但它们不会在阴极放电析出；‎ 比铜不活泼的金属杂质如Au不会失电子溶解，与石英一起以固体形式沉淀在阳极附近，形成阳极泥。‎ ‎(3)电解质溶液：含有 的溶液。精炼铜过程中，电解质溶液的成分，Cu2+ 浓度逐渐 ，杂质Fe2＋、Ni2＋离子逐渐 （填增大、减小）。 ‎ ‎4．电解冶炼钠——电解熔融NaCl ‎⑴阳极反应：阳极： ， 阴极反应： 。‎ ‎⑵总反应方程式： 。‎ ‎⑶应用：冶炼K、Na、Mg、Al等 金属。‎ 一、以惰性电极电解溶液的规律——电解产物、溶液性质变化、溶液复原问题 实例 类型 电极反应式 电解对象 电解质浓度 溶液pH 电解质溶液复原 NaOH 电解 水型 阴： ；‎ 阳： 。‎ H2SO4‎ Na2SO4‎ HCl 分解电解质型 阴： ；‎ 阳： 。‎ CuCl2‎ 阴： ；‎ 阳： 。‎ NaCl 放H2‎ 生碱型 阴： ；‎ 阳： 。‎ CuSO4‎ 放O2‎ 生酸型 阴： ；‎ 阳： 。‎ ‎【注意】：为使电解后的溶液复原，电解NaCl溶液后，切不可加入盐酸，应该加入HCl气体。电解CuSO4溶液后，切不可 加入氢氧化铜。若加氢氧化铜复原，则 。‎ 二、电化学计算的基本方法：‎ ‎1．用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算。‎ ‎2．先写出电极反应式或总反应方程式。‎ ‎3．根据电路中转移的电子数相等，即电子守恒法计算。‎ ‎1．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应反应的是：（ ） ‎ A、原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应；‎ B、原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应；‎ C、原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应；‎ D、原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应；‎ ‎2．若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生反应的总反应离子方程式是：Cu+2H+=Cu2++H2↑，则关于该装置的有关说法正确的是（ ）‎ A．该装置可能是原电池，也可能是电解池 B．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 C．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 D．该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸 ‎3．在一盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后：（ ） ‎ A.溶液的PH值增大； B.Na+和CO32-的浓度减小；‎ C.溶液的浓度增大； D.溶液的浓度不变，有晶体析出；‎ ‎4．如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是( )‎ ‎5．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是：（ ） ‎ A、电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变。‎ B、电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小。‎ C、电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2。‎ D、电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1。‎ 参考答案：‎ ‎【基础落实】‎ 一、电解原理 ‎1. 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴阳两极引起氧化还原反应 ‎2. 把电能转变为化学能 ‎3. 阳 正 阴 氧化 2Cl－－2e－ === Cl2↑ 阴 负 阳 还原 Cu2＋＋2e－ === Cu Cu2++2Cl- Cl2↑+ Cu ‎ 二、电极产物的判断 ‎1．不 氧化性强的阳离子 ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ 不能 ‎2．不一定 Pt、Au 电极本身失去电子被氧化 Pt、Au或C(石墨) 还原性强的阴离子 ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ‎ 三、电极方程式、电解方程式的书写 ‎1. Cu2＋、H＋ OH－、SO42－ ‎ ‎2. Cu2＋>H＋ OH－> SO42－‎ ‎3. Cu2＋＋2e－===Cu 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ ‎4．OH－ 水分子 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋‎ ‎5．Cu－2e－===Cu2＋ Cu2＋＋2e－===Cu Cu2+离子 减小 增大 ‎ 四、电解原理的应用 ‎1．惰性电极石墨 2Cl－－2e－ === Cl2↑ 2H＋＋2e－ === H2↑ NaCl NaOH 2NaCl+ 2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH 2Cl－＋2H2O Cl2＋H2＋2OH－ 烧碱、氢气 氯气 ‎ ‎2. 待镀金属或镀件(铁器皿) 镀层金属(铜) Cu—2e-==Cu2+ Cu2++2e-==Cu 含有镀层金属离子的溶液(Cu2+) 无 ‎ ‎3. 精铜（或纯铜） 粗铜（或含杂质的铜） Cu2++2e-==Cu Fe－2e－=Fe2＋ Ni－2e－=Ni2＋ Cu—2e-==Cu2+‎ ‎4．2Cl-—2e-==Cl2↑ 2Na++2e-==2Na 2NaCl2Na+ Cl2↑ 活泼 ‎【规律总结】‎ 一、以惰性电极电解溶液的规律——电解产物、溶液性质变化、溶液复原问题 实例 类型 电极反应式 电解对象 电解质浓度 溶液pH 电解质溶液复原 阴：2H+ + 2e- == H2↑‎ 阳：4OH- - 4e- == 2H2O + O2↑‎ 水 增大 增大 水 水 增大 减小 水 水 增大 不变 水 阴：2H+ + 2e- == H2↑‎ 阳：2Cl- - 2e- == Cl2↑‎ HCl 减小 增大 HCl气体 阴：Cu2+ + 2e- == Cu ↑‎ 阳：2Cl- - 2e- == Cl2↑‎ CuCl2‎ 减小 氯化铜 阴：2H+ + 2e- == H2↑‎ 阳：2Cl- - 2e- == Cl2↑‎ NaCl 和H2O 生成新电解质 增大 HCl气体 阴：Cu2+ + 2e- == Cu ↑‎ 阳：4OH- - 4e- == 2H2O + O2↑‎ CuSO4‎ 和H2O 生成新电解质 减小 CuO或 CuCO3‎ ‎【注意】：增加了水的量使浓度变小 ‎【对点训练】‎ ‎1. C 2. C 3.D 4.D 5. D