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.能量轉化形式 電能轉化為化學能。 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- 配套講稿:
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