高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化4电解原理的应用学案苏教版选修4 .doc

电解原理的应用【考点精讲】1.电解饱和食盐水（1）电极反应阳极反应式：2Cl2eCl2（氧化反应）阴极反应式：2H2eH2（还原反应）（2）总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2（3）应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2.电镀下图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：（1）镀件作阴极，镀层金属银作阳极。（2）电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。（3）电极反应：阳极：AgeAg；阴极：AgeAg。（4）特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3.电解精炼铜（1）电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。（2）电解质溶液：含Cu2的盐溶液。（3）电极反应：阳极：Zn2eZn2、Fe2eFe2、Ni2eNi2、Cu2eCu2；阴极：Cu22eCu。4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。（1）冶炼钠2NaCl（熔融）2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2eCl2；阴极：2Na2e2Na。（2）冶炼铝2Al2O3（熔融）4Al3O2电极反应：阳极：6O212e3O2；阴极：4Al312e 4Al。【典例精析】例题1 新课标全国卷粗铜的电解精炼如下图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极_（填图中的字母）；在电极d上发生的电极反应式为_；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_。思路导航：电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO4溶液作电解液，比铜活泼的金属失电子生成离子进入溶液，不如铜活泼的金属形成阳极泥沉积下来。答案：c Cu22eCu Au、Ag以单质的形式沉积在c（阳极）下方，Fe以Fe2的形式进入电解液例题2 四川理综按下图电解NaCl的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：_。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是_。思路导航：由于阳极是惰性电极，则电解饱和氯化钠溶液的方程式为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，生成的Cl2与NaOH溶液发生反应：Cl22NaOHNaClNaClOH2O，故总反应方程式为NaClH2ONaClOH2，酚酞试液遇NaOH显红色后被NaClO氧化褪色。答案：NaClH2ONaClOH2 酚酞试液先变红后褪色例题3某小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。（1）该电解槽的阳极反应式为_。此时通过阴离子交换膜的离子数_（填“大于”、“小于”或“等于”）通过阳离子交换膜的离子数。（2）制得的氢氧化钾溶液从出口_（填“A”、“B”、“C”或“D”）导出。（3）通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因_。（4）若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的反应式为_。思路导航：溶液中的OH在阳极失电子产生O2：4OH4e2H2OO2，所以在B口放出O2，从A口导出H2SO4。溶液中的H在阴极得到电子产生H2：2H2eH2，则从C口放出H2，从D口导出KOH溶液。因SO所带电荷数大于K所带电荷数，SO通过阴离子交换膜，K通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的离子数大于通过阴离子交换膜的离子数。O2、H2、KOH溶液构成燃料电池时，O2在电池正极放电：O24e2H2O4OH。答案：（1）4OH4e2H2OO2 小于（2）D（3）H在阴极附近放电，引起水的电离平衡向右移动，使c（OH）c（H）（4）O22H2O4e4OH【总结提升】有关电解计算的方法技巧（1）利用电极反应计算，应用的是阴、阳两极电子守恒。（2）利用电解总方程式计算，应用化学方程式计量数之比。（3）电解后溶液的pH计算，对于只电解水的溶液，就是溶液的浓缩计算；对于既电解水又电解电解质本身的计算，要求出生成的c（H+）或c（OH）。（4）长时间的电解计算，要注意溶剂的电解问题。（5）对于混合溶液的电解计算，要注意多种离子分段电解的问题。例题1500 mL KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中c（NO）0.6 molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体（标准状况下），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是（）A.原混合溶液中c（K）为0.2 molL1B.上述电解过程中共转移0.2 mol电子C.电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD.电解后溶液中c（H）为0.2 molL1思路导航：石墨作电极电解KNO3和Cu（NO3）2的混合溶液，阳极反应式为4OH4e2H2OO2，阴极先后发生两个反应：Cu22eCu，2H2eH2。从收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol电子，电解前Cu2的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c（K）2c（Cu2）c（NO），c（K）c（H）c（NO），不难算出：电解前c（K）0.2 molL1，电解后c（H）0.4 molL1。答案：A例题2将等物质的量浓度的CuSO4和NaCl等体积混合后，用石墨电极进行电解，电解过程中，溶液pH随时间t变化的曲线如下图所示，则下列说法错误的是（）A.阳极先析出Cl2，后析出O2，阴极先产生Cu，后析出H2B.AB段阳极只产生Cl2，阴极只产生CuC.BC段表示在阴极上是H放电产生了H2D.CD段相当于电解水思路导航：由于两种溶液的体积相等，物质的量浓度也相等，即溶质的物质的量相等，设CuSO4和NaCl的物质的量各1 mol，电解分3个阶段：第一阶段阳极：1 mol氯离子失1 mol电子，阴极：0.5 mol铜离子得1 mol电子，因为铜离子水解使溶液显酸性，随着电解的进行，铜离子的浓度降低，酸性减弱，pH将增大。第二阶段阳极：1 mol氢氧根离子失1 mol电子（来源于水的电离），阴极：0.5 mol铜离子再得1 mol电子，因为氢氧根离子消耗，使水溶液中氯离子浓度增大，pH迅速减小。第三阶段阳极：氢氧根离子失电子，阴极：氢离子得电子，它们都来源于水的电离，实质是电解水，导致溶液的体积减小，使溶液中氢离子浓度增大，pH继续减小。答案：C