2019年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 第1課時(shí)《電解原理》知識(shí)點(diǎn)歸納及例題演練 新人教版選修4.doc

2019年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 第1課時(shí)電解原理知識(shí)點(diǎn)歸納及例題演練 新人教版選修41電解池組成“三條件”：外接電源；電解質(zhì)溶液；閉合回路。2離子放電“兩順序”(惰性電極)：陽極：S2IBrClOH；陰極：AgFe3Cu2H(酸)Sn2Zn2Fe2H(H2O)Al3。3電解池陰、陽極“四特點(diǎn)”：陽極：外接直流電源正極流出電子發(fā)生氧化反應(yīng)陰離子移向陰極：外接直流電源負(fù)極流入電子發(fā)生還原反應(yīng)陽離子移向電解原理自學(xué)教材填要點(diǎn)1電解CuCl2溶液(1)通電前，CuCl2溶液中存在的離子是CuCl2電離產(chǎn)生的Cu2和Cl，以及水電離產(chǎn)生的H、OH。(2)工作原理：總反應(yīng)：Cu22ClCuCl2。(3)CuCl2溶液導(dǎo)電的過程，就是CuCl2電解的過程，就是在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。2電解和電解池(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。(2)電解池：在外加電源的作用下，將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。(3)電解池的兩極：陽極與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)。(4)構(gòu)成電解池的條件：直流電源；兩個(gè)電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；形成閉合回路。(5)離子的定向移動(dòng)：陰離子移向陽極；陽離子移向陰極。(6)電子的流向：電源負(fù)極陰極陽極電源正極。師生互動(dòng)解疑難(1)惰性電極是指石墨、Au、Pt等電極，除Au、Pt以外的金屬電極是活性電極。(2)陽極產(chǎn)物的判斷：首先看電極，如果是活性電極，則電極材料失去電子，被溶解。如果是惰性電極，根據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。陰離子的放電順序：S2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根>F。(3)陰極產(chǎn)物的判斷：直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。陽離子放電順序：Ag>Hg2>Fe3>Cu2>H(濃度大)>Pb2>Sn2>Fe2>Zn2>H(濃度小)Al3Mg2Na。1寫出用惰性電極電解下列溶液時(shí)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式：(1)電解HCl溶液：陽極：_；陰極：_；總反應(yīng)式：_。(2)電解CuSO4溶液：陽極：_；陰極：_；總反應(yīng)式：_。答案：(1)2Cl2e=Cl22H2e=H22HClH2Cl2(2)4OH4e=2H2OO22Cu24e=2Cu2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2使用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型自學(xué)教材填要點(diǎn)類型電解質(zhì)特點(diǎn)實(shí)例電極反應(yīng)式電解方程式電解對(duì)象電解質(zhì)溶液濃度的變化溶液pH變化陰極陽極電解水型含氧酸H2SO4H4e=2H24OH4e=2H2O2H2OO22H2O2水增大減小可溶性強(qiáng)堿NaOH增大活潑金屬含氧酸鹽KNO3不變s電解電解質(zhì)型無氧酸HCl2H2e=H22Cl2e=Cl22HClH2Cl2電解質(zhì)減小增大不活潑金屬無氧酸鹽CuCl2Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2CuCl2CuCl2放H2生堿型活潑金屬無氧酸鹽NaCl2H2e=H22Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大放O2生酸型不活潑金屬含氧酸鹽CuSO42Cu24e=2Cu4OH4e=2H2OO22CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小師生互動(dòng)解疑難(1)用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液時(shí)，首先要全面分析電解質(zhì)溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組，然后排出陰、陽離子的放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式，根據(jù)兩極的電極反應(yīng)式寫出反應(yīng)的總方程式。(2)若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大；若陽極區(qū)OH放電，則陽極區(qū)c(H)增大；若陰、陽極分別同時(shí)有H、OH放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。(3)電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度，需要加入適量的某物質(zhì)，該物質(zhì)一般是陰極與陽極產(chǎn)物的化合物。2用石墨作電極，分別電解下列各物質(zhì)的溶液：CuCl2CuSO4NaClNaNO3鹽酸H2SO4KOH其中只有水被電解的有()A BC D解析：只有水被電解，即在陰極上H放電(溶液中陽離子是較活潑的金屬離子)，在陽極上OH放電(溶液中含有含氧酸根離子或F)，符合這一要求的是。答案：C主題1：如何判斷某一裝置是原電池還是電解池？甲單一裝置中，若有外接的直流電源，且符合電解裝置的其他三個(gè)條件(兩個(gè)電極，電解質(zhì)溶液，閉合回路)，則該裝置為電解裝置乙單一裝置中，若無外接直流電源，且符合原電源裝置的三個(gè)條件(兩個(gè)活潑性不同的電極、電解質(zhì)溶液、閉合回路)，則該裝置為原電池裝置丙若多個(gè)裝置相互串聯(lián)，有外接直流電源時(shí)，則串聯(lián)的裝置為電解池；若無外接直流電源，則能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池，其余裝置為電解池主題2：將CuSO4和NaCl按物質(zhì)的量之比13混合，然后用惰性電極進(jìn)行電解，請(qǐng)與同學(xué)共同探討電解的過程分為幾個(gè)階段？并書寫出每一階段的電極反應(yīng)式。甲第一階段相當(dāng)于電解CuCl2溶液陽極反應(yīng)式：2Cl2e=Cl2陰極反應(yīng)式：Cu22e=Cu乙第二階段于電解NaCl溶液其中陽極反應(yīng)式：2Cl2e=Cl2陰極反應(yīng)式：2H2e=H2丙第三階段相當(dāng)于電解水陽極反應(yīng)式：4OH4e=2H2OO2陰極反應(yīng)式：4H4e=2H2電解池陰、陽極的判斷例1如圖所示，甲是剛浸過NaCl溶液的石蕊試紙，A、B兩銅片通過導(dǎo)線連接電源兩極，在銅片間的濾紙上滴一滴KMnO4溶液，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)A、B間的紫紅色圓點(diǎn)向A極移動(dòng)了一段距離，則與A相連的是電源的_極，可發(fā)現(xiàn)濾紙的B極邊沿附近有_色出現(xiàn)。解析當(dāng)通電一段時(shí)間后，A、B間的紫紅色圓點(diǎn)向A極移動(dòng)了，由于紫紅色是MnO的顏色，即MnO向A極移動(dòng)，因陰離子向陽極移動(dòng)，所以A為電解池的陽極(浸有NaCl溶液的石蕊試紙相當(dāng)于電解池)，則與A相連的是電池的正極，B為陰極。陰極區(qū)H放電生成OH，使石蕊試紙變藍(lán)。答案正藍(lán)陰、陽極的判斷方法解決這一類電解有色離子的電解質(zhì)溶液(特別是含MnO的溶液)的問題時(shí)要牢記：在電解池中，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)。判斷方法歸納如下：1.用惰性電極電解浸有Na2SO4溶液的石蕊試紙，若發(fā)現(xiàn)A端試紙變藍(lán)，則A端為電解池的陽極還是陰極？提示：試紙變藍(lán)的原因是A端液體呈堿性，其電極反應(yīng)式為2H2e=H2，破壞水的電離平衡，使得c(OH)c(H)，即A端為電解池的陰極。電解池電極產(chǎn)物的判斷例2用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時(shí)間陰極和陽極上分別析出的物質(zhì)分別是()AH2和Cl2 BCu和Cl2CH2和O2 DCu和O2解析由題意知，溶液中存在H、Cu2、Na、SO、NO、Cl、OH，根據(jù)離子的放電順序：陽離子：Cu2HNa，陰離子：ClOHSO、NO，則陰極：Cu22e=Cu，陽極：2Cl2e=Cl2。答案B判斷電極產(chǎn)物時(shí)的注意事項(xiàng)(1)對(duì)陽極，首先看陽極材料是否為活性電極，若為活性電極，則陽極材料被溶解；若為惰性電極，則依據(jù)陰離子的放電順序判斷誰先放電，且注意溶液中OH的存在。(2)對(duì)陰極，不論陰極材料是什么，均按照陽離子的放電順序判斷誰先放電，且注意溶液中H的存在。 2.若將本題中NaCl改為Na2SO4，則電解的初始階段陰極和陽極上析出的物質(zhì)分別是什么？提示：若將NaCl改為Na2SO4，則溶液中存在H、Cu2、Na、SO、NO、OH，離子的放電順序?yàn)?，陽離子：Cu2HNa，陰離子：OHSONO，則陰極反應(yīng)式：Cu22e=Cu，陽極反應(yīng)式：4OH4e=2H2OO2，故陰極析出Cu，陽極產(chǎn)生O2。電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原例3(xx全國高考)用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時(shí)間后，欲使電解液恢復(fù)到起始狀態(tài)，應(yīng)向溶液中加入適量的()ACuSO4 BH2OCCuO D.CuSO45H2O解析用石墨電極電解CuSO4溶液，發(fā)生反應(yīng)：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，根據(jù)電解液的恢復(fù)依據(jù)“出什么，加什么”的原則，應(yīng)向溶液中加入適量的CuO，C項(xiàng)正確。答案C電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度，須加適量的某物質(zhì)，該物質(zhì)可以是陰極與陽極產(chǎn)物的化合物。如用惰性電極電解CuSO4溶液，要恢復(fù)原溶液的濃度，可向電解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因?yàn)镃u(OH)2與H2SO4，反應(yīng)生成水，使水量增加。用惰性電極電解下列溶液，一段時(shí)間后，加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(中括號(hào)內(nèi))，溶液能與原來溶液完全一樣的是()ACuCl2CuSO4 BNaOHNaOHCNaClHCl DCuSO4Cu(OH)2解析：電解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl氣體；A項(xiàng)應(yīng)加CuCl2，B項(xiàng)應(yīng)加水，D項(xiàng)應(yīng)加CuO。答案：C