《2018年高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 電解原理及應(yīng)用學(xué)案 蘇教版.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí) 專題 電解原理及應(yīng)用學(xué)案 蘇教版.doc（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

電解原理及應(yīng)用 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 電解原理及應(yīng)用 二. 教學(xué)目標(biāo) 理解電解原理，掌握電極反應(yīng)式的書寫及電解原理的應(yīng)用 三. 教學(xué)重點、難點 電解原理 ［教學(xué)過程］ 一、電解原理： 電解是電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程； 電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置；構(gòu)成條件為：必須連接有直流電源，要有電極（陰、陽極），以及電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。 在電解過程中與電源正極相連的極稱為陽極，在陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負極相連的極稱為陰極，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)；電解質(zhì)溶液中的陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。 說明： 1、電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程實質(zhì)上就是其電解過程。在電解池中電子流向：電子由電源的負極→電解池的陰極，再由電解質(zhì)溶液→電解池的陽極→電源正極。溶液中離子的移動方向：溶液中陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動。 2、電解與電離的比較： 電離 電解 條件 電解質(zhì)溶于水或熔化狀態(tài)下 電解質(zhì)電離后, 再通直流電 過程 電解質(zhì)離解成為自由移動的離子, 如CuCl2＝Cu2＋＋2Cl－ 陰、陽離子定向移動, 在兩極上失、得電子成為原子或分子, 如 CuCl2＝Cu（陰極）＋Cl2（陽極） 特點 只產(chǎn)生自由移動的離子 發(fā)生氧化還原反應(yīng), 生成新物質(zhì) 聯(lián)系 電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上 3、電解池與原電池的判斷： 有外加電源的裝置一定是電解池，無外加電源的裝置一定是原電池, 多池組合時, 一般是含有活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動下工作的電解池；若最活潑的電極相同時，則兩極間活潑性差別較大的是原電池，其余為電解池。 4、電解池的反應(yīng)原理： 放電：陽離子得到電子或陰離子失去電子。離子放電的順序取決于離子的本性，也與離子濃度和電極材料有關(guān)。 （1）陽極產(chǎn)物的判斷 先看電極，若是活潑電極（金屬活動順序表Ag以前，包含Ag），電極放電，溶液中的陰離子不放電；若是惰性電極（如鉑、石墨等），則看溶液中陰離子的失電子能力。 在惰性電極上，陰離子放電順序為： （2）陰極產(chǎn)物的判斷： 直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷，陽離子放電順序為： 注意：高價含氧酸根離子一般不放電 5、分析電解問題的基本思路： 通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子（包括水電離出的H＋和OH－）。 通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰優(yōu)先放電。 寫電極反應(yīng)式，并結(jié)合題目要求分析電解結(jié)果，如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pH變化等。 ［分析討論］按要求填寫下表（用惰性電極電解下列物質(zhì)的溶液） 電解質(zhì)（溶液） 陽極反應(yīng) 陰極反應(yīng) 總反應(yīng)方程式 溶液pH 變化 CuCl2 2Cl――2e－＝Cl2↑ Cu2＋＋2e－＝Cu CuCl2＝Cu＋Cl2↑ 稍變大 HCl 2Cl――2e－＝Cl2↑ 2H＋＋2e－＝H2↑ 2HCl＝H2↑＋Cl2↑ 變大 Na2SO4 4OH――4e－＝2H2O＋O2↑ 2H＋＋2e－＝H2↑ 2H2O＝2H2↑＋O2↑ 不變 H2SO4 4OH――4e－＝2H2O＋O2↑ 2H＋＋2e－＝H2↑ 2H2O＝2H2↑＋O2↑ 減小 NaOH 4OH――4e－＝2H2O＋O2↑ 2H＋＋2e－＝H2↑ 2H2O＝2H2↑＋O2↑ 增大 NaCl 2Cl－－2e－＝Cl2↑ 2H＋＋2e－＝H2↑ 2NaCl +2H2O＝ 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 增大 CuSO4 4OH――4e－＝2H2O＋O2↑ Cu2＋＋2e－＝Cu 2 CuSO4＋2H2O＝2 Cu＋2H2SO4＋O2↑ 減小 規(guī)律總結(jié)：用惰性電極電解不同的電解質(zhì)溶液時： 電解質(zhì)的組成 無氧酸（除HF）、不活潑金屬的無氧酸鹽（F－除外） 不活潑金屬的含氧酸鹽、活潑金屬的無氧酸鹽 含氧酸、可溶性堿、活潑金屬的含氧酸鹽 被電解的物質(zhì) 電解質(zhì)本身 電解質(zhì)和水都發(fā)生變化 電解水 實例 CuCl2、HBr、HCl NaCl、CuSO4、AgNO3 H2SO4、NaOH、KNO3 二、電解原理的應(yīng)用： 1、電解精煉銅原理： ①粗銅的溶解與純銅的生成： 陽極（粗銅）：Cu－2e－＝ Cu2＋ 陰極（純銅）： Cu2＋＋ 2e－＝Cu ②比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出； ③比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉積形成陽極泥； ④電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變； 2、電鍍： 鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極，含鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液； 電鍍銅的原理： 陽極（鍍層金屬）：Cu－2e－＝ Cu2＋ 陰極（鍍件）： Cu2＋＋2e－＝Cu 電鍍液濃度不變； 3、氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水制氫氧化鈉和氯氣： 電極反應(yīng)及總反應(yīng)： 陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－ ＝ Cl2↑（氧化反應(yīng)） 陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－＝H2↑（還原反應(yīng)） 總反應(yīng)離子方程式： 2Cl－＋2H2O＝2OH－＋ H2↑＋Cl2↑ 總反應(yīng)： 陰極區(qū) 陽極區(qū) 4、電冶金： 通過電解熔融的氯化鈉制取金屬鈉，電解熔融的氧化鋁冰晶石的混合物制取金屬鋁： 制取金屬鈉：陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－ ＝Cl2↑ 陰極反應(yīng)：2Na＋＋2e－＝2Na 制取金屬鋁：陽極反應(yīng)：6－12e－ ＝3O2↑ 陰極反應(yīng)：4Al3＋＋12e－＝4Al 說明： 1、原電池、電解池和電鍍池的比較： 原電池 電解池 電鍍池 定義（裝置特點） 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的 裝置 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一 層其他金屬的裝置 反應(yīng)特征 自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng) 裝置特征 無電源，兩極不同 有電源, 兩極可同可不 同 有電源 形成條件 1. 活潑性不同的兩極（連接） 2.電解質(zhì)溶液（電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)） 3.形成閉合回路 1. 兩電極連接直流電源 2. 兩電極插入電解質(zhì)溶 液 3. 形成閉合回路 1. 鍍層金屬接電源正極, 待鍍金屬接電 源負極 2. 電鍍液必須含有 鍍層金屬的離子 電極名稱（電極構(gòu)成） 負極: 較活潑金屬（電子流 出的極） 正極: 較不活潑的金屬 （或能導(dǎo)電的非金屬）（電子 流入的極） 陽極：與電源正極相連的極 陰極：與電源負極相連的 極 名稱同電解,但有限 制條件 陽極:必須是鍍層金 屬；陰極: 鍍件 電極反應(yīng) 負極: 氧化反應(yīng), 一般是金 屬失電子 正極: 還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕） 陽極: 氧化反應(yīng), 溶液中的陰離子失電子, 或電極金屬失電子 陰極: 還原反應(yīng), 溶液中的陽離子得電子 陽極: 金屬電極失電子 陰極: 電鍍液中陽離子得電子 電子流向 正極 陰極 同電解池 溶液中帶電粒子移動 陽離子向正極移動 陰離子向負極移動 陽離子向陰極移動 陰離子向陽極移動 同電解池 聯(lián)系 在兩極上都發(fā)生氧化和還原反應(yīng) 2、氯堿工業(yè)：離子交換膜法制燒堿 （1）：陽離子交換膜的作用：將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子（Na＋）通過，而阻止陰離子（Cl－、OH－）和氣體通過?？煞乐笻2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2與NaOH反應(yīng)。 （2）：食鹽的精制： ①粗鹽的成份：泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－雜質(zhì)，會與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜； ②雜質(zhì)的除去過程： （3）、在精制食鹽時，所加除雜試劑均為過量，因此，所加試劑的順序必須是碳酸鈉在氯化鋇后面加入，以除去過量的Ba2＋。 3、電冶金主要用于冶煉活潑性很強的金屬。在電解熔融的氧化鋁時，加入冰晶石的目的是為了降低氧化鋁的熔點，使氧化鋁能夠在較低的溫度下熔化，而不能用電解無水氯化鋁的方法冶煉金屬鋁。因為氯化鋁為共價化合物，熔融狀態(tài)時不導(dǎo)電。 【典型例題】 例1. 1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作陽極，F(xiàn)e作陰極的電解槽中電解，當(dāng)陰極增重2.16g時。下列判斷（設(shè)電解按理論進行，溶液不蒸發(fā)） 正確的是： A. 溶液的濃度變?yōu)?.08mol/L B. 陽極上產(chǎn)生112mLO2（標(biāo)準狀況） C. 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是1.2041022個 D. 反應(yīng)中有0.01mol的Ag被氧化 解析：本題所給的信息是：Ag作陽極，AgNO3溶液作電解液符合電鍍的條件，是一種電鍍裝置。則電極反應(yīng)式為： 陽極：Ag－e－ ＝Ag＋，陰極：Ag＋＋e－ ＝Ag，陽極減少的銀的質(zhì)量等于陰極析出的銀的質(zhì)量，電解質(zhì)溶液的濃度保持不變。由于在陰極析出2.16gAg即為0.02mol，則陽極減少0.02mol的Ag，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.02NA，即為1.2041022個。綜上所述，本題的答案為C 答案：C 例2. 在500gCuSO4溶液中，一極為鐵，一極為含雜質(zhì)鋅均勻的粗銅；通電一段時間后切斷電源，取出電極，此時鐵極析出7.04g銅，電解質(zhì)溶液增重0.02g，求粗銅中含鋅的質(zhì)量分數(shù)。 解析：電解精煉時電極反應(yīng)為： 陽極（粗銅）：Cu－2e－＝ Cu2＋，Zn－2e－＝ Zn2＋ 陰極（鐵） ：Cu2＋＋ 2e－＝Cu Cu2＋～Zn2＋ △m 1mol 1mol 1g x x 0.02g ∴Zn溶解為0.02mol65gmol－1＝1.3g 溶液中Cu2＋析出0.02mol64gmol－1＝1.28g 鋅的質(zhì)量分數(shù)為： 答案：粗銅中鋅的質(zhì)量分數(shù)為18.4% 例3. 500 mL KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO3－）＝6molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時間后，兩極均收集到22．4 L氣體（標(biāo)準狀況），下列說法正確的是（假設(shè)電解前后溶液的體積不變） A. 原混合溶液中 c （K＋）為2 molL－1 B. 上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子 C.電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5mol D. 電解后溶液中c（H＋）為2 molL－1 解析：本題的信息是用惰性電極電解KNO3和Cu（NO3）2混合溶液，電解后陰、陽兩極分別產(chǎn)生22.4L氣體，即1mol氣體。 溶液中的陽離子有：Cu2＋、H＋；陰離子有OH－、NO3－。根據(jù)陰、陽離子的放電順 序可得： 陽極：4OH――4e－＝2H2O＋O2↑；陰極：Cu2＋＋ 2e－＝Cu、2H＋＋2e－＝H2↑ 4mol 1mol 2mol 1mol 2mol 1mol 則原溶液中含有Cu2＋1mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4mol，電解后溶液中增加的H＋的物質(zhì)的量為2mol，即c（ H＋）＝2mol/0.5L＝4mol/L。 再根據(jù)溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)，可得K＋的物質(zhì)的量為1mol，其濃度為2mol/L。 綜上所述，本題的答案為AB 答案：AB 例4. 以鐵為陽極、銅為陰極，對足量的NaOH溶液進行電解，一段時間后得到2molFe（OH）3沉淀，此時消耗水的物質(zhì)的量共為 A. 2mol B. 3mol C. 4mol D. 5mol 解析：本題的信息為：鐵為陽極、銅為陰極，電解NaOH溶液，得到2molFe（OH）3。 則根據(jù)信息，寫出電極反應(yīng)： 陽極：Fe－2e－＝ Fe2＋，陰極：2H＋＋2e－＝H2↑ 總的電極反應(yīng)為：Fe＋2H2O＝Fe（OH）2↓＋H2↑，而Fe（OH）2在空氣中易被氧化，反應(yīng)方程式為：4 Fe（OH）2＋2H2O＋O2＝4Fe（OH）3，則根據(jù)相互之間量的關(guān)系可得，每生成2molFe（OH）3沉淀，所消耗水的物質(zhì)的量為5mol。 答案：D 例5. 某硝酸鹽晶體的化學(xué)式是M（NO3）xnH2O，相對分子質(zhì)量為242，將1.21g該晶體溶于水配制成100mL溶液，用惰性電極進行電解，當(dāng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。求： （1）金屬M的相對原子質(zhì)量及x、n的值。 （2）電解后溶液的pH（假設(shè)電解前后溶液的體積不變）。 解析：本題的信息為：用惰性電極電解1.21gM（NO3）xnH2O的溶液，當(dāng)有0.01mol電子轉(zhuǎn)移時，溶液中金屬離子全部析出，此時陰極增重0.32g。 則電極反應(yīng)式為：陽極：4OH――4e－＝2H2O＋O2↑；陰極：MX＋＋xe－＝M 4 4 x 1 0.01mol 0.01mol 0.01mol 1.21/242＝0.32/M 解得x＝2，M＝64g/mol，溶液中c（ H＋）＝0.01mol/0.1L＝0.1mol/L，pH＝1 再根據(jù)相對分子質(zhì)量之間的關(guān)系可得：n＝3 答案：M的相對原子質(zhì)量及x、n的值分別為：64、2、3，電解后溶液的 PH為1 例6. 工業(yè)上用MnO2為原料制取KMnO4，主要生產(chǎn)過程分為兩步進行：第一步將MnO2和KOH粉碎，混勻，在空氣中加熱至熔化，并連續(xù)攪拌，制取K2MnO4；第二步將K2MnO4的濃溶液用惰性電極進行電解，在陽極上得到KMnO4，在陰極上得到KOH。 （1）制取K2MnO4的反應(yīng)方程式是 ，連續(xù)攪拌的目的是_______________________。 （2）電解K2MnO4的濃溶液時，兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式：陰極是__________________， 陽極是__________________ ；電解的總反應(yīng)方程式是 。 解析：本題的信息為：工業(yè)上以MnO2為原料制取KMnO4。 MnO2和KOH粉碎，混勻，在空氣中加熱至熔化，制取K2MnO4，說明是與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其中O原子得到電子，而MnO2轉(zhuǎn)變?yōu)镵2MnO4， 反應(yīng)方程式為：2MnO2＋4KOH＋O2＝2 K2MnO4＋2H2O；而連續(xù)攪拌的目的則是為了讓反應(yīng)物充分接觸，使反應(yīng)順利進行。 用惰性電極電解K2MnO4的濃溶液，在陽極上得到KMnO4，說明陽極是MnO42―放電發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極是H＋放電，產(chǎn)生H2，從而使溶液的pH升高，生成KOH。 具體的電極反應(yīng)式為：陰極：2H＋＋2e－＝H2↑；陽極：MnO42――e－＝MnO4－ 總反應(yīng)式：2K2MnO4＋2H2O＝2KMnO4＋2KOH＋H2↑ 答案：（1）2MnO2＋4KOH＋O2＝2 K2MnO4＋2H2O；讓反應(yīng)物充分接觸，使反應(yīng)順利進行 （2）陰極：2H＋＋2e－＝H2↑；陽極：MnO42――e－＝MnO4－ 總反應(yīng)式：2K2MnO4＋2H2O＝2KMnO4＋2KOH＋H2↑