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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电解池的工作原理及应用工业上如何生产金属钠和金属铝？原电池——将能转化为能的装置。化学电电解池——将能转化为能的装置。电化学电解池的电极阴极：阳极:与电源负极相连的电极与电源正极相连的电极电解法阳极:阴极:电解反应:e-2Cl－－2e－＝Cl2↑氧化反应2Na++2e-＝2Na还原反应2NaCl＝2Na+Cl2↑e-电解熔融NaCl电解熔融Al2O3铝电解槽阳极C电解质钢壳烟罩熔融态铝钢导电棒阴极C耐火材料1、原料：纯净的Al2O3的熔点很高（约2045℃）。用熔化的冰晶石(Na3AlF6)可以做熔剂，使Al2O3在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里，然后进行电解。2、原理：在熔化条件下：Al2O3=2Al3++3O2-阴极：阳极：总反应式：4Al3++12e-=4Al6O2-－12e-=3O2↑2Al2O3=4Al+3O2↑小结：1、电解池——将电能转化为化学能的装置。2、形成电解池的条件⑴与电源相连的两个电极⑵电解质溶液或熔化的电解质⑶形成闭合回路3、电极的判断阴极：与电源负极相连，电子流入，发生还原反应阳极:与电源正极相连，电子流出，发生氧化反应电解氯化铜溶液微观模拟电解CuCl2溶液阴极：Cu2++2e－＝Cu阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑总反应：CuCl2＝＝Cu+Cl2↑电解写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电极反应式及总反应阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：2H++2e－＝H2↑总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解电解NaCl溶液目前我国工业上大多采用离子交换膜法电解食盐水制烧碱和氯气。如图：电解槽中用石墨或钛作阳极与电源正极相接，用铁网作阴极与电源负极相接，中间设特殊的离子交换膜。a分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子4、电解时离子放电顺序①阴极:阳离子放电，得电子能力强先放电Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+②阳极:阴离子放电或电极放电，失电子能力强先放电阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子注意：若阳极是金属(金属活动顺序表Ag以前)，溶液中的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子。若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)电极，阴离子放电。5、电极反应式、电解方程式的书写：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式.③、最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式；电解电解阴极：阳极：4OH－－4e＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e＝2Cu①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式：2Cu＋O2↑+4H+或2CuSO4+2H2O（电解化学方程式）2Cu＋O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（电解离子方程式）电解池能量转换离子的迁移方向发生氧化反应的电极发生还原反应的电极电能转化为化学能阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移原电池化学能转化为电能负极正极阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移相同点(从原理分析)都是氧化还原反应6、原电池与电解池的比较:（3）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应（）（2）电解质溶液导电过程就是电解过程(）1、判断（1）电解、电离均需要通电才能实现（）√××巩固提高：H2SO4溶液电极反应阳极：4OH——4e—=2H2O+O2↑阴极：4H++4e—=2H2↑总反应方程式：2H2O===2H2↑+O2↑通电结论：用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后溶液的pH变小。分析1、通电前2、通电后H+、SO42-、OH-NaOH溶液电极反应阳极：4OH——4e—=2H2O+O2↑阴极：4H++4e—=2H2↑总反应方程式：2H2O===2H2↑+O2↑通电结论：用惰性电极电解强碱溶液实质是电解水。电解后溶液的pH变大。分析1、通电前2、通电后Na+、H+、OH-Na2SO4溶液电极反应阳极：4OH-—4e-=2H2O+O2↑阴极：4H++4e-=2H2↑总反应方程式：2H2O==2H2↑+O2↑通电结论：用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。电解后溶液的pH不变。分析1、通电前2、通电后Na+、H+、SO42-、OH-2、用铂电极(惰性电极)进行电解，下列说法正确的是()A电解稀硫酸,在阴极和阳极分别产生氢气和氧气B电解氯化钠溶液,在阴极析出钠C电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的之比是1:2D电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的之比是1:1AD小结：电解规律(用惰性电极电解)⑴电解含氧酸（如H2SO4)、强碱(如NaOH)溶液、活泼金属的含氧酸盐(如K2SO4)溶液①实质是电解水；②电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，加水。③pH值三种变化电解质先电离成离子，向两极移动，分别在两极得失电子。⑵电解无氧酸溶液(除氢氟酸)、不活泼金属的无氧酸盐溶液。①实质是电解电解质本身.②电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来，需加入一定量的溶质③pH值变化⑶电解不活泼金属的含氧酸盐①是电解水和电解质。②电解后溶质的质量分数减小,若要恢复原来,需加入一定量金属氧化物。③pH值减小⑷电解活泼金属的无氧酸盐溶液①是电解水和电解质②电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来，需通入一定量的HX等。③pH值增大1、铜的电解精炼⑴粗铜含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+纯铜粗铜－CuSO4溶液⑵粗铜的精炼粗铜做阳极，纯铜做阴极，CuSO4溶液做电解液(3)电极反应式(4)阳极上比铜不活泼的金属，沉积于阳极底部，成为阳极泥，可以提炼金、银等贵重金属二、电解原理的应用2、电镀⑴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。⑵电镀池形成条件+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液①镀件作阴极②镀层金属作阳极③含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液⑶电镀的特点电镀液的组成及酸碱性基本保持不变若在铜片上镀银时，下列叙述错误的是：（）①将铜片接在电源的正极②将银片接在电源的正极③在铜片上发生的反应是:Ag+＋e-=Ag④在银片上发生的反应是:4OH-—4e-=2H2O+O2↑⑤可用硫酸铜溶液做电解质溶液⑥可用硝酸银溶液做电解质溶液A①③⑥B②③⑥C①④⑤D②③④⑥C为了使镀层致密、坚固、光滑，还要采取一些措施：(1)镀件进行抛光和清洗，使镀件洁净、光滑；(2)电镀液的离子浓度始终保持恒定，常将电镀液制成络合物；(3)电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压，使电镀液pH在一定范围内。在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属离子等，减少电镀污染的途径：(1)电镀废水经过处理，回收其中有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到符合工业废水的排放标准.(2)改进电镀工艺,尽量使用污染少的原料.如采用无氰电镀等阅读了解3、可充电电池阴极：正极：还原反应极→得电子极→电子流入极放电：原电池充电：电解池负极：阳极：氧化反应极→电子流出极失电子极→氧化反应极失电子极→电子流出极→还原反应极得电子极电子流入极→全国．以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生的气体的物质的量为0.0100mol，则阳极上析出Cu的质量为()A．0.64gB．1.28gC．2.56gD．5.12g广东．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为:()AH2＋2OH－＝2H2O＋2e－BO2＋4H＋＋4e－＝2H2OCH2＝2H＋＋2e－DO2＋2H2O＋4e－＝4OH－BC【原电池与电解池的结合】池及电极的判断方法有一极能与电解液反应则该极为原电池、该极负极，与之相连的为电解池的阴极。若都能反应，则活泼性最强的或两极差距最大的为原电池原电池、电解池、电镀池判定规律1、无外接电源，可能是原电池：依据原电池的形成条件判定，“三看”电极：两极为导体且活泼性不同电解液：两极插入电解液中回路：形成闭合回路或两极接触2、有外接电源，两极插入电解质溶液中，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，为电镀池，其余情况为电解池。问题解决•分析下图，哪些是原电池——•哪些是电解池——1、3、56、71.在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生6.4g铜时，阳极放出的气体是（）A、1.12LH2B、1.12LO2C、2.24LH2D、2.24LO2B2.在铜的精炼过程中，下列说法错误的是（）A、阳极是粗铜，其中的锌、银等杂质均失电子被氧化B、阴极上首先析出铜C、粗铜不断溶解D、电解溶液为硫酸酸化的硫酸铜溶液A[课堂练习]3.用惰性电极电解下列物质的水溶液时，在两极都能放出气体，且溶液的pH值增大的是A.HClB.CuSO4C.Na2SO4D.NaOH4.电解液中含有K+、Cl—、SO42—、OH—（少量）、Cu2+、H+（少量），⑴用两个石墨棒作电极电解，开始时阳极上电极反应式是___________；阴极上电极反应式是____________⑵改用两个铜棒作电极电解时，则阳极变化是_______________，阴极上电极反应式是____________。电极反应式是____________；5.如图所示，X、Y分别是直流电源的电极，通电后发现A极质量增加，B极处有无色、无臭的气体放出。符合这一情况的是（）A极B极X极Z溶液A锌石墨负极硫酸铜B石墨石墨负极氢氧化钠C银铁正极硝酸银D铜石墨负极氯化铜8：在50mL0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则：⑴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。⑵若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是⑶如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电当电路中有0.01mol电子通过时，增重g，阴极上的电极反应式是。不变0.32Zn－2e－＝Zn2+Cu2++2e－＝Cu阴极全国2：28．（14分）在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：溴与碘在不同状态下的颜色变化状态溴碘紫黑色紫红色棕黄色紫红色紫色深棕红色红棕色橙色橙色橙红色气态水溶液苯或汽油溶液CCl4溶液常态（1）阳极上的电极反应式为_______________。（2）阴极上的电极反应式为_____________。（3）原上层液体是__________。（4）原下层液体是_________。（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_______________________。（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是________，2H++2e-=H2↑2I-—2e-=I2KI或NaI的水溶液CCl4或CHCl3I2在CCl4或CHCl3中的溶解度大于在水中的溶解度，所以大I2部分都转移到CCl4或CHCl3中（萃取）。焰色反应以Cl-SO42-Na+Cu2+H+五种离子恰当地组成电解质,按下列要求进行电解.请填写溶液中的离子成分.1.以惰性电极使电解质质量不变,水量和PH都变小.可选用的是____________.2.以石墨为电极,使电解质质量减小,水量和PH几乎不变,可选用__________.3.以石墨为阳极,铁为阴极,使电解质和水量及PH都变小________________.H+SO42-Cu2+Cl-Cu2+SO42-练习2.将等物质的量K2SO4NaClBa(NO3)2AgNO3混合均匀后,置于指定的容器中,加入足量的水,经搅拌,静置,过滤.取滤液,用Pt电极电解该滤液一段时间,则两极析出的氧化产物与还原产物的质量比为A.35.5:108B.108: