1、第三节第三节 电能转化为化学能电能转化为化学能电解电解第第3 3课时课时 利用电解规律和电解原理解决实际问题利用电解规律和电解原理解决实际问题学习目标学习目标通过对电解规律的总结分析解决实际问题：通过对电解规律的总结分析解决实际问题：1 1、电解池的构成、电解池的构成。2 2、电解原理和电解规律的应用。、电解原理和电解规律的应用。3 3、电解池中电极反应式的书写、电解池中电极反应式的书写书写书写。4 4、隔膜电解池中问题的分析和解决。、隔膜电解池中问题的分析和解决。5 5、有关电解的计算。、有关电解的计算。方法导引：方法导引：分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：2、确定电极性质和材
2、料。、确定电极性质和材料。活性、惰性电极活性、惰性电极3、分析明确溶液中存在阴阳离子。、分析明确溶液中存在阴阳离子。1、确定装置的性质。、确定装置的性质。电解池电解池4、根据放电顺序，分析阴阳两极极区离子移动方向放电情况。、根据放电顺序，分析阴阳两极极区离子移动方向放电情况。5、根据溶液性质，确定电极产物，并写出电极反应。、根据溶液性质，确定电极产物，并写出电极反应。6、写出电解总反应方程式。、写出电解总反应方程式。1 1、电解池的构成、电解池的构成例题例题1：如图所示，如图所示，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。溶液。(1)A、B、C三个装
3、置中属于原电池的是三个装置中属于原电池的是_，属于电解池的是，属于电解池的是_。(2)A池中池中Zn是是_极，发生极，发生 反应，电极反应式为反应，电极反应式为 ；Cu是是_极，发生极，发生 反应，电极反应式为反应，电极反应式为 _，A中总中总反应的化学方程式为反应的化学方程式为_ _。ABC负负氧化氧化Zn2eZn2正正还原还原Cu22eCuZnCu2CuZn2(3)B池中池中C是是_极，发生极，发生_反应反应,电极反应为电极反应为_；Pt是是_极，极，发生发生_反应，电极反应为反应，电极反应为_。B池中总反应的化学方程式池中总反应的化学方程式为为_ _ 。(4)C池中池中Zn是是_极极,发
4、生发生_反应反应,电极反应为电极反应为_；Cu是是_极，极，发生发生_反应，电极反应为反应，电极反应为_。反应过程中，溶液浓度。反应过程中，溶液浓度_(填填“变大变大”“变小变小”或或“不变不变”)。阳阳不变不变还原还原阴阴阳阳Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2氧化氧化阴阴Cu2e=Cu2氧化氧化Cu22e=Cu还原还原CuCl2=CuCl2通电通电CuCl2溶液溶液例题例题2.2.如图为电解饱和食盐水的简单装置如图为电解饱和食盐水的简单装置, ,下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是( )( ) A. A.电解一段时间后电解一段时间后, ,向蛋壳内的溶液中滴加几滴酚酞向蛋壳内的溶液中滴加几
5、滴酚酞, ,呈红色呈红色 B. B.蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应蛋壳表面缠绕的铁丝上发生氧化反应 C. C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 D. D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触D2 2、电解原理和电解规律的应用、电解原理和电解规律的应用例题例题3 3、电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如电镀在工业上有着广泛的应用，可以镀锌、镀铜、镀金等。利用如图所示装置可以将铜牌变为银牌，即在铜牌表面电镀一层银。下列有关说图所示装置可以将铜牌变为银牌，即在铜牌表
6、面电镀一层银。下列有关说法中正确的是法中正确的是 ( () )A通电后，通电后，Ag向阳极移动向阳极移动B银片与电源负极相连银片与电源负极相连C该电解池的阴极反应可表示为该电解池的阴极反应可表示为Age=AgD当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初C例题例题4、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主强杀菌能
7、力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（要成分判断正确的是（ ）A.a为正极，为正极，b为负极；为负极；NaClO和和NaClB.a为负极，为负极，b为正极；为正极；NaClO和和NaClC.a为阳极，为阳极，b为阴极；为阴极；HClO和和NaClD.a为阴极，为阴极，b为阳极；为阳极；HClO和和NaClB拓展：某同学设计了一种电解法制取拓展：某同学设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置的实验装置(如右图如右图)。通电后，。通电后，右图竖直装置下端右图竖直装置下端B极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的极上有大量气泡产生，溶液中产生大量的Fe(OH)
8、2白色白色沉淀，且较长时间不变色。则装置上端沉淀，且较长时间不变色。则装置上端A极电极材料是极电极材料是_ _(填化学式填化学式)，B极上的电极反应式极上的电极反应式_ _。例题例题5、下图是石墨和铁作电极电解饱下图是石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置。请填空：和食盐水的装置。请填空：(1)X的电极名称是的电极名称是_极，发生极，发生的电极反应式为的电极反应式为_。Y极的电极材料是极的电极材料是_。检验。检验X极的产极的产物方法是物方法是_ _。(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收到预期产物。一极上未收到预期产物。一段时间后又将两极的
9、连接方式纠正过来，发现段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X一端出现了白色沉淀，此沉一端出现了白色沉淀，此沉淀是淀是_(填化学式填化学式)。其形成原因是。其形成原因是_，该沉淀在空气中放置，现象是，该沉淀在空气中放置，现象是_。白色沉淀迅速变灰绿色，最后变红褐色。白色沉淀迅速变灰绿色，最后变红褐色。阳阳2Cl2e=Cl2Fe用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，若变蓝，说明有用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，若变蓝，说明有Cl2产生产生Fe(OH)2 铁作阳极时被氧化为铁作阳极时被氧化为Fe2,纠正错纠正错误后误后,这一端又变为阴极，这一端又变为阴极，2H2e=H2,生成的生成的OH与与Fe2结合
10、成结合成Fe(OH)23 3、电解池中电极反应式的书写、电解池中电极反应式的书写书写步骤书写步骤判断两极判断两极：阳极与电源正极相连阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连阴极与电源负极相连。判断反应微观粒子判断反应微观粒子： 阳极：阳极：活性电极：电极材料本身失电子活性电极：电极材料本身失电子 惰性电极：溶液中的较易失去电子的阴离子惰性电极：溶液中的较易失去电子的阴离子 阴极：阴极：反应溶液中的较易得电子的阳离子反应反应溶液中的较易得电子的阳离子反应书写电极反应式书写电极反应式： 阳极：阳极：活性电极：活性电极：MneMn 惰性电极：惰性电极：mRnmneRm 阴极：阴极：MnneM 书写电解
11、总方程式书写电解总方程式 根据得失电子数相等，将阴、阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若根据得失电子数相等，将阴、阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的是水电离的H或或OH参与电极反应，写总反应式时要写成参与电极反应，写总反应式时要写成H2O例题例题6、用如图所示装置除去含用如图所示装置除去含CN、Cl废水中的废水中的CN时，控制溶液时，控制溶液pH为为910，阳极产生的，阳极产生的ClO将将CN氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是是() A用石墨作阳极，铁作阴极用石墨作阳极，铁作阴极 B阳极的电极反应式：阳极的电极反应式：Cl2O
12、H2eClOH2O C阴极的电极反应式：阴极的电极反应式：2H2O2eH22OH D除去除去CN的反应：的反应： 2CN5ClO2HN22CO25ClH2OD4 4、隔膜电解池中电极反应式的书写、隔膜电解池中电极反应式的书写 例题例题7、工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止工业电解饱和食盐水制备烧碱时必须阻止OH移向阳极，以使移向阳极，以使NaOH在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通在阴极溶液中富集，常用阳离子交换膜将两溶液分开，使阳离子能通过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。试分析电解过程和原料和电极产物。过阳离子交换膜，而阴离子不能通过。试分析电解过程和原料和电极产物
13、。“隔膜隔膜”电解池在工业生产中的应用电解池在工业生产中的应用常见的隔膜常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： 阳离子交换膜：只允许阳离子通过阳离子交换膜：只允许阳离子通过,不允许阴离子通过。不允许阴离子通过。 阴离子交换膜：只允许阴离子通过阴离子交换膜：只允许阴离子通过,不允许阳离子通过。不允许阳离子通过。 质子交换膜：只允许质子交换膜：只允许H通过通过,不允许其他阳离子和阴离子通过。不允许其他阳离子和阴离子通过。隔膜的作用隔膜的作用 能将两极区隔离能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触阻止两极区产
14、生的物质接触,防止发生化学反应。防止发生化学反应。 能选择性的通过离子能选择性的通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。“隔膜隔膜”电解池的解题步骤电解池的解题步骤第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。据电荷
15、平衡判断离子迁移方向。第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜膜、阴离子交换膜或质第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。例题例题8、工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极均为惰性电极)。下列说法正确的是下列说法正确的是()AA极接电源的正极极接电源的正极BA极区溶液的碱性逐渐增强极区溶液的碱性逐渐增强C本装置中使用的是阴离子交换膜本装置中使用的是阴离子交换膜DB极的电极反应式为极的电极反应式为 SO22e2
16、H2O=SO424HB5 5、有关电解的计算、有关电解的计算计算类型计算类型电子守恒在电解计算中的应用。电子守恒在电解计算中的应用。 电解后某产物（气体、固体）的质量电解后某产物（气体、固体）的质量气体的体积气体的体积 某元素的化合价某元素的化合价元素的相对原子质量元素的相对原子质量 计算电解后溶液中的离子浓度。计算电解后溶液中的离子浓度。计算电解质溶液的计算电解质溶液的pHpH。 串、并联电路中的物质关系。串、并联电路中的物质关系。计算方法计算方法电子守恒法计算用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计电子守恒法计算用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移
17、的电子数相等算，其依据是电路中转移的电子数相等总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算列比例式计算关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式立计算所需要的关系式等量关系等量关系当电流通过一个或多个串联的电解池时，当电流通过一个或多个串联的电解池时， 它们皆处于同一闭合电路中，它们皆处于同一闭合电路中，所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的电子的物质的量相等。所以各池的电流强度相等，同一时间内通过的
18、电子的物质的量相等。常见电化学计算的对应关系：常见电化学计算的对应关系：H2Cl22(1)O2Cu2Ag2H2OH。如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为 n(H2) n(Cl2) n(O2)1 1 0.5。例题例题9把两个惰性电极插入把两个惰性电极插入500 mL的的AgNO3溶液中，通入直流电电解。当溶液中，通入直流电电解。当电解液的电解液的pH从从6.0变为变为3.0时时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大
19、约是，电极上析出银的质量大约是() A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg解析：由题意知电解解析：由题意知电解AgNO3溶液时，阳极生成溶液时，阳极生成O2和和HNO3，阴极生成，阴极生成Ag，n(H)cV1030.55104 (mol)，若设生成，若设生成Ag为为x，则，则 AgH 1 mol1 mol x5104 molx5104 mol，m(Ag)5104 mol108 gmol10.054 g54 mg。B例题例题10、如图所示，若电解如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：。试回答：(1)电源中电源中X极是极
20、是_(填填“正正”或或“负负”)极。极。(2)通电通电5 min时，时，B中共收集到中共收集到224 mL(标准状况标准状况)气体，溶液体积为气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前，则通电前c(CuSO4)_ molL1。(3)若若A中中KCl溶液的体积也是溶液的体积也是200 mL,则电解后溶液的则电解后溶液的c(OH)_ molL1。负负例题例题11、电解原理在化学工业中有广泛应用。右图示一个电解池电解原理在化学工业中有广泛应用。右图示一个电解池,其中其中a为电解为电解质溶液，质溶液，X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连
21、。请回答以下问题：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) X的电极名称是的电极名称是_(填写填写“阳极阳极”或或“阴极阴极”)。(2)若若X、Y都是惰性电极。都是惰性电极。a是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几是饱和食盐水，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，一段时间后，滴酚酞溶液，一段时间后，Y极上的电极反应式为极上的电极反应式为_。(3)若若X、Y都是惰性电极，都是惰性电极，a是是CuSO4溶液，电解一段时间后，阳极上产生气溶液，电解一段时间后，阳极上产生气体的体积为体的体积为0.224 L(标准状况下标准状况下)，则阴极上析出金属的质量为，则阴极上析出
22、金属的质量为 。1.28阴极阴极2Cl2e=Cl2例题例题12.将两支惰性电极插入将两支惰性电极插入CuSO4溶液中溶液中,通电电解。当有通电电解。当有1.0103 mol的的OH放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是_。0.032 g解析：根据电极反应式：解析：根据电极反应式：阳极：阳极：4OH 4e = O2 2H2O阴极：阴极：2Cu2 4e = 2Cu0.001 mol0.001 mol0.00025 mol0.001 mol0.0005 mol1.0103 mol的的OH放电时，生成铜的质量是放电时，生成铜的质量是0.0005mo
23、l64g.mol- =0.032 g例题例题13、用惰性电极电解用惰性电极电解0.1 L M(NO3)x的水溶液的水溶液,当阴极上增重当阴极上增重a g时时,在阳极在阳极上同时产生上同时产生b L(标准状况标准状况)O2,从而可知从而可知M的相对原子质量是的相对原子质量是_。解析：电极反应式阴极：解析：电极反应式阴极：Mxxe= M 阳极：阳极：xOHxe= O2 H2O 得总反应方程式：得总反应方程式：M(NO3)x H2O M O2xHNO3设设M的相对原子质量为的相对原子质量为Mr。M(NO3)x H2O M O2 x HNO3Mr g 22.4 L a g b L得得(Mr g)b L
24、a g( 22.4 L)，即：，即：Mr(5.6 ax)/b(5.6 ax)/b1金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：已知：氧化性氧化性Fe2Ni2Cu2) () A阳极发生还原反应，其电极反应式：阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni22e=Ni B电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和和Zn2 D电解
25、后，电解槽底部的阳极泥中只有电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和PtD回顾练习回顾练习2如下图所示如下图所示,X、Y分别是直流电源的两极分别是直流电源的两极,通电后发现通电后发现a极板质量增加极板质量增加,b极板极板处有无色处有无色,无臭气体放出。符合这一情况的是附表中的无臭气体放出。符合这一情况的是附表中的()a极板极板b极板极板X电极电极Z溶液溶液A锌锌石墨石墨负极负极CuSO4B石墨石墨石墨石墨负极负极NaOHC银银铁铁正极正极AgNO3D铜铜石墨石墨负极负极CuCl2A3如图是一个用铂丝作电极，电解稀的如图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，回答下列问题：溶液的装置，
26、回答下列问题：(1)写出写出A管中发生反应的反应式：管中发生反应的反应式：_。(2)写出写出B管中发生反应的反应式：管中发生反应的反应式：_。(3)检验检验a管中气体的方法是管中气体的方法是_。(4)通电一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是通电一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是_。2H2eH2，Mg22OHMg(OH)24OH4e2H2OO2 用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰白色沉淀溶解白色沉淀溶解(或大部分溶解或大部分溶解)4按下面甲图装置进行实验
27、，若图乙的按下面甲图装置进行实验，若图乙的x轴表示流入电极的电子的量，则轴表示流入电极的电子的量，则y轴不可能表示的情况是轴不可能表示的情况是 ()Ac (Ag)Bc (NO3)C溶液的溶液的pH D银棒质量银棒质量D5 5下图中能验证氯化钠溶液下图中能验证氯化钠溶液( (含酚酞含酚酞) )电解产物的装置是电解产物的装置是( () )D6制备二氧化锰的装置如图，阳极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，阴极制备二氧化锰的装置如图，阳极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，阴极以稀硫酸为电解液，电解装置中大箭头表示溶液中阳离子移动的方向。下列以稀硫酸为电解液，电解装置中大箭头表示溶液中阳离子移动的方向。下列说法正确的是说法正确的是() AN是电源的负极是电源的负极 B右侧气孔逸出的气体可能为副产物右侧气孔逸出的气体可能为副产物H2 C石墨电极的电极反应式为石墨电极的电极反应式为Mn22e2H2O=MnO24H D电解过程中阳离子交换膜左侧硫酸浓度电解过程中阳离子交换膜左侧硫酸浓度基本不变，右侧减小基本不变，右侧减小C
