1、第二单元化学能与电能的转化第二单元化学能与电能的转化闽清一中闽清一中 化学组化学组 苏晓春苏晓春2012.9.212012.9.21授课班级授课班级 高二（高二（1 1）（）（2 2）（）（7 7）电解电解NaClNaCl溶液：溶液：电极反应式：电极反应式：电解总方程式：电解总方程式：H H2 2+Cl+Cl2 2+2NaOH+2NaOH2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2 阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2+FeFeC CNaClNaCl溶液溶液三、电解原理的应用三、电解原理的应用-氯碱工业氯碱工业 写出以铂为电
2、极电解下列溶液的电极反应写出以铂为电极电解下列溶液的电极反应方程式和总反应方程式：方程式和总反应方程式：HClHCl溶液、溶液、熔化的熔化的MgClMgCl2 2 、稀稀HH2 2SOSO4 4溶液、溶液、CuSOCuSO4 4溶液溶液练一练练一练（1 1）电解盐酸）电解盐酸电极反应式：电极反应式：电解方程式：电解方程式：2HCl 2HCl Cl Cl2 2 +H+H2 2 阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2 阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2（2 2）电解熔化的）电解熔化的MgClMgCl2 2 电极反应式：电极反应式：电解方程式：电解方程式：MgClMg
3、Cl2 2 Mg+Cl Mg+Cl2 2 阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 阴极：阴极：MgMg2+2+2e+2e-=Mg=Mg（3 3）电解稀）电解稀HH2 2SOSO4 4电解方程式：电解方程式：2H2H2 2O O 2H 2H2 2+O+O2 2 电极反应式：电极反应式：阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2 （4 4）电解）电解CuSOCuSO4 4溶液：溶液：电解方程式：电解方程式：电极反应式：电极反应式：2Cu+O2Cu+O2 2+2H+2H2 2SOSO4 42CuSO2
4、CuSO4 4+2H+2H2 2O O 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2 阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu电解电解类型类型 举举 例例 电极反应电极反应 溶液溶液pHpH变变化化 溶液复溶液复原方法原方法 物质类别物质类别 实例实例 水水电电解解含氧酸含氧酸HH2 2SOSO4 4 强碱强碱NaOHNaOH 活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶质质电电解解无氧酸无氧酸 HClHCl 不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐 CuClCuCl2 2 溶质溶质和水和水同时同时电解电解活泼金属的活泼金属
5、的无氧酸盐无氧酸盐 NaClNaCl 不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐 CuSOCuSO4 4 阳极阳极4OH4OH-4e-4e-=O=O2 2+2H+2H2 2OO阴极阴极4H4H+4e+4e-=2H=2H2 2 阳极阳极 2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 阴极阴极 2H2H+2e+2e-=H=H2 2 阳极阳极 2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 阴极阴极 CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu阳极阳极 2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 阴极阴极2H2H2 2O+2eO+2e-=H=H2 2+2OH+2OH-阳极阳极 4OH4OH-4e-4e-=
6、O=O2 2+2H+2H2 2OO阴极阴极 2Cu2Cu2+2+4e+4e-=2Cu=2Cu减小减小增大增大不变不变增大增大增大增大减小减小HH2 2OOHClHClCuClCuCl2 2 HClHClCuOCuO电解的基本规律电解的基本规律 归纳总结归纳总结巩固习题：巩固习题：指出下图装置的名称，说出可能观察指出下图装置的名称，说出可能观察到的现象，写出电极名称及电极反应的化到的现象，写出电极名称及电极反应的化学方程式，标出装置中的电流方向。学方程式，标出装置中的电流方向。铁棒铁棒石墨棒石墨棒石墨棒石墨棒石墨棒石墨棒稀硫酸稀硫酸CuClCuCl2 2 溶液溶液四、铜的电解精炼四、铜的电解精炼
7、 粗铜所含的杂质粗铜所含的杂质ZnZn、FeFe、NiNi、AgAg、AuAu等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSOCuSO4 4溶液溶液 粗铜的精炼粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，铜为阴极，以以CuSOCuSO4 4溶溶液为电解液进行电解液为电解液进行电解阳极：阳极：Zn Zn 2e2eZnZn2+2+FeFe2e2eFeFe2+2+Ni Ni 2e2eNiNi2+2+CuCu2e2eCuCu2+2+阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2eCuCu(3)(3)电解精炼铜原理电解精炼铜原理（总结）（总结）粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）
8、：Cu Cu 2e2e-=Cu=Cu2+2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu比铜活泼的金属：比铜活泼的金属：Zn.Fe.NiZn.Fe.Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比铜不活泼的金属：比铜不活泼的金属：Au.Pt.Au.Pt.不溶解，而以单质沉不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSOCuSO4 4的浓度基本不变；的浓度基本不变；实际上是减少。实际上是减少。五、电镀五、电镀 概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层概念：应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。其它金属或合金的过程。电镀池形成条件电镀池
9、形成条件+镀件镀件镀层金属镀层金属含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液 镀件作阴极镀件作阴极 镀层金属作阳极镀层金属作阳极 含镀层金属阳离子含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液的盐溶液作电解液 电镀的特点电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀需注意的几个问题：电镀需注意的几个问题：（1 1）阳极：镀层金属。）阳极：镀层金属。阴极：待镀的金属制品。阴极：待镀的金属制品。电镀液：用含有镀层金属离子的盐溶液。电镀液：用含有镀层金属离子的盐溶液。（2 2）阴极：必须可以导电，且表面洁净、光滑）阴极：必须可以导电，且表面洁净、光滑（3 3）为了使镀层均匀、美观，电镀液
10、中镀层离）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓度时刻保持稳定，常制成络离子。子的浓度时刻保持稳定，常制成络离子。（4 4）实质：阳极参加反应的电解池。）实质：阳极参加反应的电解池。电镀铜原理1、电镀铜的装置：镀件作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的电解质配成电镀液；2 2、电镀铜的原理：、电镀铜的原理：阳极（镀层金属）：阳极（镀层金属）：CuCu2e2e-=Cu=Cu2+2+阴极（镀件）：阴极（镀件）：CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu电镀反应（电解池反应）：电镀反应（电解池反应）：CuCu（电极）（电极）=Cu=Cu（镀层）（镀层）电镀液浓度不变；电镀液浓度不变；待镀铁待镀铁
11、制品制品铜片铜片 CuSOCuSO4 4溶液溶液金属的防护金属的防护金属腐蚀的快慢程度：金属腐蚀的快慢程度：电解池的阳极电解池的阳极 原电池的负极原电池的负极 化学腐蚀化学腐蚀 原电池的正极原电池的正极 电解池的阴极电解池的阴极海水海水CFe+-原电池、电解池、电镀池判定规律原电池、电解池、电镀池判定规律 若无外接电源，可能是原电池，然后依据原若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看三看”先看电极：两极为导体且活泼性不同先看电极：两极为导体且活泼性不同 再看溶液：两极插入电解质溶液中再看溶液：两极插入电解质溶液中 后看回路
12、：形成闭合回路或两极接触后看回路：形成闭合回路或两极接触 若有外接电源，两极插入电解质溶液中，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。况为电解池。例例1 1：在：在50mL 0.2mol/L50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解个电极，通电电解(不考虑水分蒸发不考虑水分蒸发)，则：，则：若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶质浓度将怎样变化
13、质浓度将怎样变化 。若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是 如果两极均为铜片且不考虑如果两极均为铜片且不考虑H+H+在阴极上放电在阴极上放电当电路中有当电路中有0.01mol0.01mol电子通过时阴极增重电子通过时阴极增重 g g阴极上的电极反应式是阴极上的电极反应式是 不变不变1.281.28CuCu2+2+2e+2eCuCuZn Zn 2e2eZnZn2+2+例例2 2 在500gCuSO4溶液中，一极为铁，一极含杂质锌均匀的粗铜；通电一段时间后切断电源，取出电极，此时铁极析出7.04g铜，电解质溶液增重0.02g，求粗铜中含锌的质量分数。解：解：C
14、uCu2 2ZnZn2 2 mm 1mol 1mol 1g 1mol 1mol 1g x x 0.02g x x 0.02g Zn溶解为溶解为0.02mol65gmol1=1.3g溶液中溶液中Cu2析出析出0.02mol64gmol1=1.28g%4.18%100g3.1g28.1g04.7g3.1锌的质量分数为：电解原理电解原理铜的电解精炼铜的电解精炼电镀铜电镀铜掌握电解的原理，能够准确判断电池的阴、阳极；掌握电解的原理，能够准确判断电池的阴、阳极；会判断两极所发生的是氧化反应，还是还原反应；会判断两极所发生的是氧化反应，还是还原反应；正确书写两极所发生的反应及电解的总化学方程式；正确书写两
15、极所发生的反应及电解的总化学方程式；掌握惰性材料做电极时，离子的放电顺序掌握惰性材料做电极时，离子的放电顺序电解原理电解原理总结总结练习练习 电解电解CuSOCuSO4 4溶液（用惰性电极）溶液（用惰性电极）阴极：2Cu2+4e-=2Cu阳极：2H2O4e-=O2+4H+总反应式 2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+电解电解写出电极反应式及电解方程式；分析溶液写出电极反应式及电解方程式；分析溶液PHPH的变的变化、溶液减少的量是？化、溶液减少的量是？又如：电解又如：电解Cu(NOCu(NO3 3)2 2、AgNOAgNO3 3 溶液溶液或阳极：或阳极：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H
16、2 2O+OO+O2 2 电解水（电解水（NaNa2 2SOSO4 4溶液）（用惰性电极）溶液）（用惰性电极）阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2 阳极：阳极：4OH4OH-4e-4e-=O=O2 2+2H+2H2 2OO总反应式：总反应式：2H2H2 2O 2HO 2H2 2+O+O2 2 电解电解只让水的只让水的HH(水水)、OHOH(水水)放电放电 放电顺序放电顺序在在ClCl 以后的阴离子、以后的阴离子、CuCu2 2 以前的阳以前的阳离子离子所组成的酸、碱、盐溶液，而且所组成的酸、碱、盐溶液，而且阳极用惰性电极阳极用惰性电极（PtPt、AuAu、C C等）等）如电解：如电
17、解：HH2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH 、NaNa2 2SOSO4 4 等；并分等；并分析其析其pHpH变化？变化？1.1.若某电能与化学能的转化装置若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池电解池或原电池)中发中发生的总反应的离子方程式是生的总反应的离子方程式是:Cu:Cu2H2H=Cu=Cu2 2HH2 2,则下列关于该装置的有关说法正确的是则下列关于该装置的有关说法正确的是()A.A.该装置可能是原电池该装置可能是原电池,也可能是电解池也可能是电解池B.B.该装置只能是原电池该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸且电解质溶液为硝酸C.C.该装置只能是电解池该装置只能是电解池,且
18、金属铜为该电解池的阳极且金属铜为该电解池的阳极D.D.该装置只能是原电池该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸电解质溶液不可能是盐酸【解析解析】该反应不能自发反应该反应不能自发反应,只有在外加电源的条件只有在外加电源的条件下发生下发生,故该装置为电解池故该装置为电解池,且铜作阳极。且铜作阳极。【答案【答案】C C2.2.下列描述中下列描述中,不符合生产实际的是不符合生产实际的是()A.A.电解熔融的氧化铝制取金属铝电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极用铁作阳极B.B.电解法精炼粗铜电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极用纯铜作阴极C.C.电解饱和食盐水制烧碱电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极
19、用涂镍碳钢网作阴极D.D.在镀件上电镀锌在镀件上电镀锌,用锌作阳极用锌作阳极【解析【解析】电解法制铝时电解法制铝时,阳极发生阳极发生2O2O2 24e4e=O=O2 2,应用惰性电极作阳极应用惰性电极作阳极,若用铁作阳极若用铁作阳极,则阳极发则阳极发生生FeFe2e2e=Fe=Fe2 2,故故A A不符合生产实际。不符合生产实际。【答案】【答案】A Aa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CuCl2【解析解析】a a极质量增加极质量增加,必定是金属在必定是金属在a a极析出极析
20、出,a,a极一定是阴极。极一定是阴极。B B选项选项Z Z溶液为溶液为NaOHNaOH,无金属析出无金属析出,被排除。又因为被排除。又因为b b极有无色无臭极有无色无臭气体生成气体生成,只能是只能是OO2 2,而而D D选项电解选项电解CuClCuCl2 2溶液溶液,阳极要析出阳极要析出ClCl2 2,D,D选选项被排除。在项被排除。在A A、C C选项中选项中,根据电极名称根据电极名称,X,X应当作为电源的负极。应当作为电源的负极。【答案【答案】A A4.4.甲、乙两个电解池均以甲、乙两个电解池均以PtPt为电极为电极,且互相串联且互相串联,甲池盛甲池盛有有AgNOAgNO3 3溶液溶液,乙
21、池盛有一定量的某盐溶液乙池盛有一定量的某盐溶液,通电一段时通电一段时间后间后,测得甲池中的电极质量增加测得甲池中的电极质量增加2.16 g,2.16 g,乙池的电极上乙池的电极上析出析出0.24 g0.24 g金属。则乙池中电解质可能是金属。则乙池中电解质可能是()A.CuSOA.CuSO4 4 B.MgSO B.MgSO4 4C.Al(NOC.Al(NO3 3)3 3 D.Na D.Na2 2SOSO4 4【解析解析】根据电解时离子的放电顺序规律根据电解时离子的放电顺序规律,活泼金属离活泼金属离子放电一定是在子放电一定是在HH之后之后,所以在电解所以在电解MgSOMgSO4 4、Al(NOA
22、l(NO3 3)3 3、NaNa2 2SOSO4 4溶液时溶液时,均不会析出金属镁、铝或钠均不会析出金属镁、铝或钠,惟有在电解惟有在电解CuSOCuSO4 4溶液时才会析出金属溶液时才会析出金属CuCu。针对题给数据。针对题给数据,依据电依据电子得失守恒子得失守恒,若由甲池的电极上析出若由甲池的电极上析出2.16 g Ag,2.16 g Ag,则应在乙则应在乙池的电极上析出池的电极上析出0.64 g Cu,0.64 g Cu,而题中只析出而题中只析出0.24 g0.24 g金属金属,说明说明CuSOCuSO4 4溶液中溶液中CuCu2 2的含量较少的含量较少,这样除有这样除有CuCu析出外析出
23、外,还有还有HH2 2产生。产生。【答案【答案】A A5.5.采用惰性电极从采用惰性电极从NONO、SOSO、ClCl、CuCu2 2、BaBa2 2、AgAg、HH等离子中选出适当的离子组成电解质等离子中选出适当的离子组成电解质,并对并对其溶液进行电解。其溶液进行电解。(1)(1)若两极分别放出若两极分别放出HH2 2和和OO2 2,电解质的化学式为电解质的化学式为_。(2)(2)若阴极析出金属若阴极析出金属,阳极放出氧气阳极放出氧气,电解质的化学式为电解质的化学式为_。(3)(3)若两极分别放出气体若两极分别放出气体,且体积比为且体积比为1 1 1,1,电解质的化电解质的化学式为学式为_。
24、【解析解析】组成的电解质一般是可溶性的强电解质组成的电解质一般是可溶性的强电解质,根根据电解规律逐一判定组合据电解规律逐一判定组合,即可得出答案。即可得出答案。【答案【答案】(1)H(1)H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3、Ba(NOBa(NO3 3)2 2(2)AgNO(2)AgNO3 3、Cu(NOCu(NO3 3)2 2、CuSOCuSO4 4(3)HCl(3)HCl、BaClBaCl2 2(1)(1)电源电源A A的的a a端为端为_极。极。(2)(2)滤纸滤纸B B上发生的总反应方程式为上发生的总反应方程式为_。(3)(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接
25、通接通KK点点,使使c c、d d两点短两点短路路,则电极则电极e e上发生的反应为上发生的反应为_,_,电极电极f f上上发生的反应为发生的反应为_,_,槽中盛放的电镀液可以槽中盛放的电镀液可以是是_或或_(_(只要求填两种电解质溶液只要求填两种电解质溶液)。【解析解析】c c点显红色点显红色,说明在说明在c c点产生了碱点产生了碱,根据电解根据电解饱和食盐水的原理可知饱和食盐水的原理可知c c点为阴极点为阴极,则和电源相连的一则和电源相连的一极为负极极为负极,所以所以a a极为正极。极为正极。B B上发生的即是电解饱和上发生的即是电解饱和食盐水的反应。根据电镀原理食盐水的反应。根据电镀原理,镀层金属放在阳极镀层金属放在阳极,被被镀物件放在阴极镀物件放在阴极,再确定所发生的反应。再确定所发生的反应。
