专题训练-2011年高考一轮复习教学案--电化学|电化学|基本理论|专题复习|高考复习|中学化学资料网

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更新时间：2011-10-31 09:04:54
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学案9：电解原理
一、电解池（又称“电解槽”）的定义：将电能转化为化学能的装置
二、电解池的形成条件：   外接直流电源，形成闭合回路，要有电解质溶液或熔融电解质，
     要有两个能导电的电极（相同或不同）
三、电解池的工作原理
   装置① 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑       装置② 阳极：Cu-2e-=Cu2+     装置③：同②
           阴极：Cu2++2e-=Cu                  阴极：Cu2++2e-=Cu
          总反应：CuCl2 Cu+Cl2↑
【总结】1、原电池和电解池对比
电解池原电池
电子流向阳极→电源→阴极负极→导电→正极
电流流向阴极→电源→阳极正极→负极
电极反应类型阳极：氧化反应负极：氧化反应
阴阳离子移动方向阳离子移向阴极阳离子移向正极
总反应是否自发非自发自发
2、电解池中放电顺序
   阳极：若是惰性电极（如 Au、Pt、石墨等）：
                 阴离子放电，放电顺序为 S2->I->Br->Cl->OH-
         若是活性电极（如 Cu、Fe、Ag等，除惰性电极外）：电极本身放电
   阴极：不管是惰性电极还是活性电极，都是阳离子放电，
               放电顺序为   Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>...
   注：阴阳离子的放电顺序，有时还需兼顾到溶液中离子浓度。若离子浓度相差十分大情
   况下，离子浓度大的有可能先放电。如电解浓度大的ZnSO4溶液时，Zn2+优先H+放电。
四、电解池中电极反应式的书写步骤
先看阳极材料是否为活性电极        再找出溶液中所有离子，包括水电离的H+和OH-
             排出放电顺序              写（阴阳两极遵循得失电子守恒）
五、电解规律       【注意】用石墨作电极材料，电解下列溶液
电解类型实例电极反应式和总反应式电解对象 pH 溶液复原
电解水型 NaOH 阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O
阴极：4H++4e-=2H2↑
总反应式：2H2O 2H2↑+O2↑
水增大加水
H2SO4 同上  减小加水
Na2SO4 同上  不变加水
CuCl2 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑
阴极：Cu2++2e-=Cu
总：CuCl2 Cu↑+Cl2↑
   Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑
增大通HCl气体，而非加盐酸
HCl 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑
总：2HCl H2↑+Cl2↑
   2H++2Cl- H2↑+Cl2↑
增大
加CuCl2固体
放H2生碱型 NaCl 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑
总：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
电解质和水
增大
通HCl气体，而非加盐酸
放O2生酸型 CuSO4 阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O
阴极：2Cu2++4e-=2Cu
总：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ 电解质和水减小加CuO或CuCO3，但不能加
Cu（OH）2
探究1：写出下列电解池中各电极的电极反应式和电解的总反应式
                   阳极：2Cl--2e-=Cl2↑                        阳极：Cu-2e-=Cu2+
                   阴极：2H++2e-=H2↑                         阴极：2H++2e-=H2
                   总：MgCl2+2H2O                            总：Cu+2H2O
                   Mg(OH)2+H2↑+Cl2↑                          Cu(OH)2+H2↑
【注意】①书写总反应时，不要丢了反应条件：通电或电解
        ②书写总离子方程式时，若参与放电的H+或OH-来自于水中，则离子方程式中应该
          用水代替H+或OH-，建议先写化学方程式再拆成离子方程式
六、电解原理的应用
1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气（氯碱工业）
（1）、原理（以惰性电极作阳极）：
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑    阴极：2H++2e-=H2↑
总：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
说明：阳极产物为Cl2，检验方法：湿润的淀粉碘化钾试纸；阴极产物为NaOH和H2
（2）、工艺流程图                  Cl2            H2
                  淡的食盐水                              NaOH
                            精制饱和食盐水    水（加少量NaOH，作用增强导电性）
（3）、阳离子交换膜：只允许阳离子通过，不允许气体和阴离子通过
    作用：防止H2和Cl2混合爆炸，阻止Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO，影响NaOH纯度
【说明】由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42-等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，故需要除去。
（4）、饱和食盐水的精制
   除杂常用试剂： Na2CO3(除Ca2+和Ba2+)，NaOH（除Mg2+和Fe3+），BaCl2(除SO42-)
                 盐酸（除CO32-和OH-）   或Na2CO3和Ba（OH）2
      添加试剂时注意：钡试剂在Na2CO3之前加，先过滤在加盐酸
2、电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程
   装置图及电极反应式（以铁上镀铜为例）
                           阳极：Cu-2e-=Cu2+
                           阴极：Cu2++2e-=Cu
【总结】待镀金属（即镀件）作阴极，镀层金属必须作阳极，
          电解质溶液中必须含有镀层金属离子
          电解一段时间后，溶液中c(Cu2+) 不变，阳极减少的量等于阴极增加的量
【特例】铜上镀锌：阳极锌，阴极铜，电解质溶液   ZnSO4溶液
3、电解精炼铜       粗铜：含杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
装置图及电极反应式
                           阳极：Cu-2e-=Cu2+
                           阴极：Cu2++2e-=Cu
【总结】粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质溶液 CuSO4溶液
    电解一段时间后，溶液中c(Cu2+) 减小，阳极减少的量不等于阴极增加的量
    精炼结束后：比铜活泼的金属以金属阳离子的形式存在（如Zn2+、Ni2+、Fe2+）
                比铜不活泼的金属以单质形式存在（如Au、Pt）
【思考】电解精炼铜时，若阴极得到的电子数为2NA个，则阳极质量是否减少了64g？不是
4、电冶金
（1）、金属的冶炼方法——与金属活泼性有关

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