高三一轮复习—原电池和电解池 学案

电能转化为化学能—电解

考试说明：

①理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。②了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。③理解原电池原理。熟记金属活动性顺序。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。④了解电解和电镀的基本原理及应用。

高考考查的方式除了以课本知识为基点的原电池和电解池原理的直接考查外，还给出以最新电池等新科技和

新知识为信息的信息迁移题，以考查学生对课本知识的灵活运用和信息处理能力。

知识网络图解

1．电解原理：

知识要点装置

电解原理使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

形成条件①直流电源；②固体材料电极(惰性或非惰性)；③电解质水溶液或熔化电解质(三者要形成闭合回路)

电极的确定阳极：与外接电源正极相连；

阴极：与外接电源负极相连；

阳极：

阴极：

电极反应

类型阴极：得到电子的还原反应

阳极：失去电子的氧化反应

Cu2+ +2e- = Cu

2Cl--2e-=Cl2↑

电子流向电源负极→阴极；阳极→电源正极

电流方向电源正极→阳极；阴极→电源负极

电解总反

应式

根据两极反应方程式确定

应用①电解食盐水(氯碱工业)；②电镀(镀铜)；③精炼(精铜)；④电冶(冶炼Na、Mg、Al) 2．电解反应中反应物的判断——放电顺序

⑴阴极A．阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。

B．阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表：

K+

⑵阳极A．阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au等)时：

阴离子失电子：S2- ＞I- ＞Br- ＞Cl- ＞OH- ＞NO3- 等含氧酸根离子＞F-

B．阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。

所以阳极的放电顺序：活性电极> S2- ＞I- ＞Br- ＞Cl- ＞OH-

3．电解反应方程式的书写步骤：

①分析电解质溶液中存在的离子；②分析离子的放电顺序；③确定电极、写出电极反应式；④写出电解方程式。如：电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O 电解

====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

⑵电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O电解

====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

⑶电解CuCl2溶液：CuCl2电解

==== Cu＋Cl2↑

电解盐酸：2HCl

电解

==== H2↑＋Cl2↑溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O电解

==== 2H2↑+ O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH 分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性，从而加快电解速率(不是起催化作用)。

⑸电解熔融NaOH：4NaOH

电解

====4Na + O2↑+ H2O↑

⑹用铜电极电解Na2SO4溶液：Cu +2H2O电解

====Cu(OH)2 + H2↑(注意：不是电解水)

6．电解方程式的实例(用惰性电极电解)：

电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式(电解) 溶液酸碱性变化CuCl22Cl--2e-= r f

ffrfr rf rfCl2↑

Cu2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2↑——HCl 2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl=H2↑+Cl2↑酸性减弱Na2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑不变

离开H2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，酸性增强NaOH 4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，碱性增强

NaCl 2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2

↑+2NaOH

H+放电，碱性增强

CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2+ +2e-= Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2

↑+2H2SO4

OHˉ放电，酸性增强

4．电解液的PH变化：根据电解产物判断。口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大，都无浓度小”。(“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度)

5．使电解后的溶液恢复原状的方法：

先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)；②AgNO3溶液：加Ag2O固体(不能加AgOH)；③CuCl2溶液：加CuCl2固体；④KNO3溶液：加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO(不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3)等。

8．电解原理的应用

A、电解饱和食盐水(氯碱工业)

⑴反应原理

阳极：2Cl- - 2e-== Cl2↑阴极：2H+ + 2e-== H2↑

总反应：2NaCl+2H2O 电解

==== Cl2↑+ H2↑+ 2NaOH

⑵设备(阳离子交换膜电解槽) ①组成：阳极—Ti 、阴极—Fe

②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。

⑶电解生产主要过程：NaCl 从阳极区加入，H 2O 从阴极区加入。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH -浓度增大，OH -和Na +形成NaOH 溶液。

B 、电解精炼铜：一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、银、金等)，这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。电解时，阳极的反应：Cu-2e -=Cu 2+；阴极的反应：Cu 2++2e -=Cu 。当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动顺序表中铜以前的金属杂质如锌、铁、镍等，也会同时失去电子变成相应的阳离子，但是它们的阳离子比Cu 2+难以还原，所以它们并不在阴极得到电子析出，而是留在电解质溶液中。而位于金属活动顺序表中铜以后的银金等金属杂质，因失去电子的能力比铜弱，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥，这样在阴极就得到纯铜。

C 、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。

⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理： 阳极 Zn －2e ˉ = Zn 2+ 阴极 Zn 2++2e ˉ=Zn

⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H +和OH ˉ一般不起反应。⑷电镀液中加氨水或 NaCN 的原因：使Zn 2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。 D 、电解冶炼铝

⑴原料：冰晶石、氧化铝

⑵原理：阳极 2O 2－

－4e - =O 2↑；阴极 Al 3＋

+3e - =Al 总反应：4Al 3++6O 2ˉ电解

====4Al+3O 2↑

⑶设备：电解槽(阳极C 、阴极Fe) 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O 2 → CO+CO 2，故需定时补充。

1．某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不．正确的是( ) A ．电解过程中，铜电极上有H 2产生

B ．电解初期，主反应方程式为：Cu ＋H 2SO 4=====电解

CuSO 4＋H 2↑ C ．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D ．电解前期，H ＋的浓度不断减小

2．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a ；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

(1)若X 、Y 都是惰性电极，a 是饱和NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①电解池中X 极上的电极反应式为_____________________， 在X 电极附近观察到的现象是____________________________。 ②Y 电极上的电极反应式是______________________________________， 检验该电极反应产物的方法是__________________________。 (2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a 选用CuSO 4溶液，则：

①X 电极的材料是________，电极反应式是___________________________。