1、化学备课大师 【全免费】 “备课大师”全科【9 门】 ：免注册，不收费！ 庖丁巧解牛庖丁巧解牛 诱学导入点拨诱学导入点拨 材料：材料：次氯酸钠发生器工作原理 次氯酸钠发生器是一套由低浓度食盐水通过通电发生电化学反应以后生成次氯酸钠溶 液的装置。其总反应表达如下： NaCl+H2ONaClO+H2 电极反应：阳极：2Cl -2e- Cl2 阴极：2H +2e- H2 溶液反应： 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O 问题设置：问题设置： 通电后， 与电源相连接的两极为什么会发生上述变化？其基本原理是什么？ 导入点拨：导入点拨： 发生上述变化的前提条件是电流的作用。 溶液中有电流通过时，
2、 溶液中的阴、 阳离子在电流的作用下发生变化，我们把这一变化叫做电解。 知识巧学升华知识巧学升华 1.1.电解的含义：电解的含义：使电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还 原反应的过程叫做电解，这种把电能转变成化学能的装置叫做电解池。 2.2.电解氯化铜电解氯化铜 CuCl2是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成 Cu 2+和 Cl- CuCl2Cu 2+2Cl- 通电前，Cu 2+和 Cl-在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动的离子，在电场作用下 定向移动。溶液中带正电的 Cu 2+向阴极移动，带负电的氯离子向阳极移动。在阴极，铜离子 获得电子还原成铜覆盖在阴极上
3、；在阳极，氯离子失去电子被氧化成氯原子，并两两结合成 阴极：Cu 2+2e- Cu 阳极：2Cl -2e- Cl2 电解总方程式：CuCl2电解Cu+Cl2 要点提示要点提示 用电时要小心，防止触电；CuCl2溶液以亮绿色为宜， （CuCl2的质量分 数约为 25%） 。如果浓度太大，通电后阴极石墨棒周围的溶液往往出现小黑点，这是由于被 还原出来的微小铜粒没有沉积在石墨棒上而是悬浮在溶液中的缘故。 将阳极石墨棒的下端 磨得尖一些，以便于气体逸出；用湿润的淀粉碘化钾试纸检验生成的氯气时，试纸变蓝后 就应该拿开，不宜通气太久，否则由于氯气与碘作用反而使蓝色消失。 3.3. （1 （2）两个电极。其
4、中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫 （3）电解质溶液或熔融态电解质。 4.4. 化学备课大师 【全免费】 “备课大师”全科【9 门】 ：免注册，不收费！ （1 阳极：S 2-I-Br-Cl-F-、NO 3、SO 2 4 阴极：Ag +Hg2+Fe3+Cu2+(H+)Fe2+Zn2+ （2 阳极：电极失去电子变成阳离子进入溶液 M-ne - M n+ 阴极：Ag +Hg2+Fe3+Cu2+(H+)Fe2+Zn2+ 要点提示要点提示 惰性电极是指石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极，除金、铂以 外的电极称为活泼电极。 阴极上发生的反应与电极材料无关， 只与阳离子的氧化性
5、强弱有 1.1. (1) 实验步骤:按右图装置，在 U 形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根 铁棒作阴极。 同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液， 并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放 实验现象：阳极有气泡逸出，气体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试 纸变为蓝色，阳极区溶液由无色变为黄绿色。阴极上有气泡逸出，气体无色、无味。阴极区 实验分析：在饱和食盐水中，存在如下电离：NaClCl -+Na+;H 2OH +OH- 故在溶液中存在如下离子：Cl -、Na+、H+、OH-。这些离子在水溶液中自由移动。接通电 源后，在外加电场的作用下，离子的自由移动变成定向运动：阳离子移向阴极，
6、阴离子移向 实验结论:用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成 Cl2、H2和 NaOH 阳极：2Cl -2e- Cl2（失电子能力：Cl -OH- 阴极：2H +2e- H2（得电子能力：H +Na+ 在上述反应中，由于 H +在阴极上得到电子而生成 H 2，破坏了附近的水的电离平衡，促使 水继续电离，结果阴极区溶液里 OH - 知识拓展知识拓展 把上述原理进行改进， 利用隔膜式电解槽进行电解， 即工业上电解饱和食盐 化学备课大师 【全免费】 “备课大师”全科【9 门】 ：免注册，不收费！ 2.2. (1)电镀的含义:电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过 (2)电镀
7、的目的: (3)电镀的原理:电镀时， 一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液； 把待镀金 属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正 极相连。通入直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得 电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。 (4)电镀的应用 阳极（粗铜） ：Cu-2e - Cu 2+ 阴极（纯铜） ：Cu 2+2e- Cu 要点提示要点提示 以铜为材料做的电极属于活性电极。 在一般的电解条件下， 活性阳极先于电 解质溶液中的成分发生氧化反应。粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂 质的铜在阳极不断溶
8、解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如 Zn、Fe、Ni 等，也会 失去电子，如：Zn-2e - Zn 2+，Ni-2e- Ni 2+；但是它们的阳离子比铜离子难以还原， 所以它们并不在阴极获得电子析出， 只是留在电解液里。 而位于金属活动性顺序铜之后的银、 金等杂质，因为给出电子的能量比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极 上的铜失去电子变成离子溶解之后， 它们以金属单质的形式沉积在电解槽底， 形成阳极泥 （阳 极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料） 。 3.3.电冶金电冶金 M n+ne- M;电解是最强有力的氧化还原手 (1) 一般用电解熔融 Al2O3的方式来冶炼铝。
9、阳极材料为石墨、阴极材料为铁。发生的电极 阳极（C） ：4Al 3+12e- 4Al 阴极（Fe)：6O 2-12e- 3O2 电解方程式：2Al2O3电解4Al+3O2 化学备课大师 【全免费】 “备课大师”全科【9 门】 ：免注册，不收费！ 要点提示要点提示 Al2O3熔点很高，为 2 045 ，所以很难熔化，在电解时往往加入冰晶石 （Na3AlF6)作熔剂，使 Al2O3在较低温度下熔化。电解时，阳极会发生反应，C+O2CO2， 所以 C 会被消耗，电解过程中需补充碳块。 （2 因氯化钠的熔点为 801 ，在技术上有困难。所以用熔融温度约为 580 的 40（质 量分数）氯化钠和 60氯
10、化钙的低共熔物（即两种或两种以上物质形成的熔点最低的混合 物） ，这样可降低电解时所需的温度，从而也降低了钠的蒸气压。电解时，氯气在阳极放出， 当电流通过熔盐时，金属钠和金属钙同时被还原出来，浮在阴极上方的熔盐上面，从管道溢 出。把熔融的金属混合物冷却到 105110 ，金属钙成晶体析出，经过滤就可以把金属钠 电解方程式：2NaCl1电解2Na+Cl2。 知识拓展知识拓展 金属钠是在 1807 年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在 1891 年才获得成功。1921 年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到 重要应用，它的产量显著增加。目前，世界上钠的工业生
11、产多数是用电解氯化钠的方法，少 数仍沿用电解氢氧化钠的方法。 问题思路探究问题思路探究 问题问题 1 1 导思导思: :从电解前和电解过程中溶液中离子的存在和变化分析，要着眼于溶液中（或熔融 状态下）离子的运动方式及其变化 探究探究: :电解质在导电时，电子从负极沿导线流入电解池阴极，经过阴、阳离子定向移动 形成电流，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。因此可以说，电解质的导电 过程，就是电解质溶液的电解过程。 问题问题 2 2 导思导思: :分析在电解过程中究竟在电极上产生了什么产物，关键看在电解液中究竟存在哪 些离子，这些离子中哪些离子能够在阴极或阳极放电，生成的产物是什么。因此
12、，阴、阳离 探究探究: : (1)阴极产物的判断 Ag +Hg2+Fe3+Cu2+H+(H+ 浓 度 较 大 时 )Pb 2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H+ 浓 度 较 小 时)Al 3+Mg2+Na+Ca2+K+ (2)阳极产物的判断阴离子的放电顺序：S 2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-。 典题热题新题典题热题新题 例例 1 1 用铂作电极,电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加 适量水，能使溶液和电解前相同的是（ A.AgNO3 B.H2SO4 C.NaOH D.NaCl 解析：解析： 电极为惰性电极， 关键句是 “向剩余电解液中加适量水， 能使溶液和电
13、解前相同” ， A.AgNO3溶液电解时，Ag +放电，OH- B.H2SO4溶液电解时，H +放电，OH- C.NaOH 溶液电解时，H +放电，OH- 化学备课大师 【全免费】 “备课大师”全科【9 门】 ：免注册，不收费！ D.NaCl 溶液电解时，Cl -放电，H+ 答案：答案：BC 深化升华深化升华 电解过程只消耗了水，阳极放电的应该是 OH -，阴极放电的应该是 H+。即电 解质溶液中阴离子的放电顺序小于 OH -；阳离子的放电顺序小于 H+。由符合上述顺序的离子 组成的电解质，电解时都只相当于电解水。 例例 2 2 常温时，将 500 mL pH=5 的 CuSO4 溶液用石墨电
14、极电解一段时间，测得溶液的 pH 变为 2，若使溶液的浓度、pH 与电解前相同，可采用的方法（ ） A.向溶液中加入 0.245 g Cu (OH)2 B.向溶液中加 0.31 g CuSO4 C.向溶液中加 0.002 5 mol H2SO4 D.向溶液中加 0.2 g CuO 解析：解析：加入的物质与电解过程中溶液失去的物质的组成应该完全相同。电解 CuSO4溶液 时放电的离子为 Cu 2+和 O 2，因此应该加入的物质中只含有 Cu 和 O 两种元素。该题目不必要 答案：答案：D 变式训练：变式训练：用指定的阳极和阴极电解一定组成的 P 溶液，然后加入一定量物质 Q，能使 溶液恢复到原来
15、组成的 P 溶液的正确组合是（ ） 组别组别 阳极阳极 阴极阴极 P P 溶液溶液 物质物质 Q Q A Ag Cu AgNO3溶液 AgNO3固体 B C Cu CuSO4溶液 CuO C Pt Pt NaOH 溶液 NaOH 固体 D C Fe NaCl 溶液 HCl 气体 答案：答案：BD 例例 3 3 将两个铂电极插入 500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一段时间后，某一电极增 重 0.064 g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化） 。此时溶液中氢 离子浓度约（ A.410 -3molL-1 B.210 -3molL-1 C.110 -3molL-1 D.1
16、10 -7molL-1 解析：解析： （1）电解质溶液中，阳离子在阴极获得的电子数等于阴离子在阳极所释放的电子 数。 （2）在阳极 OH -的放电能力大于 SO2 4 ，其电极方程式为 4OH -4e- 2H2O+O2，再据 Cu 2+2e- Cu 及水的电离反应 H2OH +OH-,可得关系式 “Cu2H+” 则 L m o l 5 . 0 2 64 064. 0 =4 10 -3 molL-1 答案：答案：A 深化升华深化升华 根据电荷守恒，在闭合电路中通过的电量是相同的，得失电子数相等。阴极 上 Cu 2+得到电子，电子数目与阳极上 OH-失去电子数目相同，放电的 OH-的物质的量与产生
17、的 H +的物质的量相同。即：2n(Cu2+)=n(OH-)=n(H+) 例例 4 4 如图所示，通电 5 min 后，第极增重 2.16 g，同时在 A 池中收集到标准状况下 的气体 224 mL，设 A 池中原混合液的体积为 200 mL，求通电前 A 池中原混合溶液中 Cu 2+的 化学备课大师 【全免费】 “备课大师”全科【9 门】 ：免注册，不收费！ 解析：解析：第极质量增加，说明第极铜棒上析出金属银，此极为阴极，电源的 E 极为负 极，F 极为正极。在 A 池中，电解液为混合溶液，显然，在阴极 Cu 2+先放电，但要考虑到 Cu2+ 完全放电后，H +放电的可能。A、B 两池串联，
18、在电解过程中，每个极上电子转移的总数目相 在 A 阳极（极） ：4OH -4e- 2H2O+O2 阴极（极） ：2Cu 2+4e- 2Cu 若 Cu 2+完全放电后还有：4H+4e- 2H2 2.16 g108 gmol -1=0.02 mol 由电极反应可知，每转移 4 mol 电子，放出 1 mol O2，所以极上析出 O2 0.02 mol422.4 Lmol -1=0.112 L0.224 L 说明 A 池收集到的气体中还有 H2。极上放出 H2为：0.224 L-0.112 L=0.112 L 即 0.005 mol 极上析出 Cu 和放出 H2共获得 0.02 mol Cu 2+的物质的量为： （0.02 mol-0.005 mol2）/2=0.005 mol c(Cu 2+)=0.005 mol/0.2 L=0.025 molL-1 答案：答案：通电前 A 池中原混合溶液 Cu 2+的浓度为 0.025 molL-1。 方法归纳方法归纳 电子守恒法解题： 电子转移（得或失）的物质的量=na (1)n为参加电极反应的粒子的物质的量（mol (2) a参加电极反应粒子为 1 mol 时，得或失电子的物质的量（即粒子的化合价变化的
