《化学反应原理》第一章第二节电能转化为化学能—电解

第一章 第2节 电能转化为化学能——电解 【基础知识梳理】 一、电解原理 如何理解电解原理？（提示：从能量转化、电解池组成、电极反应式书写、电解池阴阳极与电源关系角度进行分析） 二、电解原理的应用 1．写出电解熔融氯化钠的电极反应和总反应 2. 写出电解饱和食盐水的电极反应和总反应 3、溶液中常见的阴阳离子的放电顺序（惰性电极）是怎样的？ 三、电解原理的应用 1.铜的电解精炼 铜的电解精炼是怎样应用电解原理的？（提示：可从装置示意图，阴阳极及材料、电解质溶 液、电子流向和离子的移动方向、电极反应等方面进行分析。） 2.电镀(1)电镀是怎样应用电解原理的？（提示：可从阳极、阴极材料与电镀液、电极反应等方 面进行分析。） (2) 电镀主要目的是什么？结合身边的实例，举例说明电镀在实际生活和生产中有哪些应用？ 【能力提升】 问题1：电解的原理（以电解熔融氯化钠为例） 工业上可以用电解熔融氯化钠的方法生产金属钠，如右图为该方法 的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁 片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。 1．接通电源后，熔融氯化钠中Na+和Cl－各向哪个方向移动？ 2．移到两极表面的Na+和Cl－将发生什么变化？(写出电极反应并标明是氧化反应还是还原反应) C 3．电解质溶液或熔融电解质导电的原因是什么? 导电的实质是什么? 熔融氯

问题2：电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气（用惰性电极） 如图所示：电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水。 (已知：水为弱电解质，发生电离：H2O H+ + OH) －4、电极产物的检验

⑴两极气体产物的检验方法： ⑵两极附近溶液酸碱性的检验方法： 5、阴极区附近溶液酸碱性变化的原因是什么？ 6、判断电解池的阴阳极有哪些方法？ 问题3：请用电解原理设计一个实验方案：将一块粗铜变为纯铜（画出铜的电解精炼装置示意图，

并标明阴阳极及材料、电解质溶液、电子流向和离子的移动方向。）

1．请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中它们的移动方向如何？ 2．根据阴阳离子的放电顺序，判断阴阳两极哪种离子先放电？ 3．判断阴极和阳极，写出电极反应式和电解反应的化学方程式。 阴极 阳极 现 象 电 极 反 应 式 电解反应的化学方程式（标出两极产物）： 电解饱和食 盐 水 阴极材料及电极反应 阳极材料及电极反应 电解质溶液 离子浓度变化

问题4：请用电解原理设计一个实验方案：给铁钉镀铜。以课本17页活动·探究提供的材料和任务（画出装置图、写出电极材料

铜 的 电 解 精 炼 电镀（铁片上镀铜） 和电极反应），并实施实验方案。

2.电解饱和食盐水、铜的电解精炼、电镀三种电解原理的应用有何异同？

【拓展训练】

1.下列关于电解池的叙述中，正确的是( )

A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的 B.电解池的阳极发生还原反应，阴极一定是阴离子放电 C.在电解质溶液中，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动

D.相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等

2.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是( )

A.粗铜板作阳极，纯铜片作阴极，硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液 B.电解时阴极发生的反应为Cu2+ +2e—=Cu，最后电解质溶液浓度降低 C.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥

D.电解铜的纯度可达99.95%~99.98% 3.若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是( )

①将铜片接在电源的正极上 ②将银片接在电源的正极上 ③在铜上发生的反应是Ag++e—=Ag

④银片上发生反应4OH—-4e—=O2↑+2H2O ⑤用硫酸铜溶液为电镀液 ⑥需用硝酸银溶液为电镀液 A.①③⑥

B.②③⑥

C.①④⑤

D.②③④⑥

A B C D a极板 锌 石墨 银 铜 b极板 石墨 石墨 铂 石墨 x电极 负极 负极 正极 负极 Z溶液 CuSO4 NaOH HCl CuCl2 5.以惰性电极电解CuSO4溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.0100 mol，则溶液中产生H+的物质的量为( )

A. 0.0025mol B. 0.0100 mol C. 0.0400 mol D. 0.0200 mol 6.以石墨作电极分别电解下列溶液,电解质和水都发生变化的是( ) A. Na2SO4 B. AgNO3 C. CuCl2 D. NaOH 7.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( ) A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液酸碱性不变

B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液酸性增强，碱性减弱 C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 8.用惰性电极电解下列溶液一段时间后,再加入一定量的另一种物质(括号内),溶液能恢复到与原溶液完全一样的是( )

A.CuCl2 (CuSO4) B.NaOH (NaOH) C.NaCl (HCl) D.CuSO4(Cu(OH)2)

选择题答题栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 －

4.右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有

无色无臭气体放出，符合这一情况的是( ) 答案 二、填空

9.写出惰性电极电解下列溶液的电极反应： （2）电解池中X极上的电极反应式为

（1）Na2SO4：阴极：________________ _ ，阳极： _______ 在 X极观察到的现象是 原因是 __________，

总反应的化学方程式

（2）H2SO4： 阴极：________________ ____，阳极： _____ __ （3）Y电极上的电极反应式为 ____ ______，

检验该电极反应产物的方法是 总反应的化学方程式

（3）KCl： 阴极：_______________ ____，阳极： _ ______ __________，

总反应的离子方程式

（4）AgNO3： 阴极：_____________ ___ ____，阳极：_________ __________，

总反应的离子方程式

（5）CuCl2： 阴极：_______________ _ ____，阳极：_________ _____ _____ 总反应的化学方程式 10. 电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气（氯碱工业）：

下图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。若X、Y都是惰性电极，a是NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

（1）溶液中存在的离子有 ，其中Na+和 向 极移动

电子发生 反应而放电；Cl－

和 向 极移动， 电子发生

反应而放电。

11．在500ml 0.2mol/LCuSO4溶液中插入两个电极，通电电解，则：

(1)若两极均为铜片，电解过程中CuSO4溶液的浓度 （填“增大”、“减小”或“不变”）

(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极电极反应式为

(3) 若阳极为纯锌，阴极为铜片，不考虑 H+放电，当电路有0.04mol电子通过时，阴极增重 g,

阴极电极反应式为

(4)若阴、阳极均为石墨，阳极电极反应式为 电解总化学反应方程式 以下题目A、B层同学必须做，C层同学选做。

12.某同学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Cl2被完全吸收得到较强杀菌能力的消毒液，设

计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（ ）

A.a为正极，b为负极;NaClO和NaCl B.a为负极，b为正极; NaClO和NaCl

C.a为阳极，b为阴极; HClO和NaCl D.a为阴极，b为阳极; HClO和NaCl

【学生自命题】

一、电解原理：

能量转化角度：电能转化为化学能。

电解池组成：电解池由直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融电解质组成。

电极反应式书写：阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应。 电解池阴阳极与电源关系：与直流电源正极相连的是电解池的阳极，与直流电源负极相连的是电解池的阴极。 二、电解原理的应用：

1. 阴极：2Na+＋2e－

=－

－

2Na 阳极：2Cl-2e= Cl2↑+2e－

总反应：

2NaCl2Na＋Cl2↑

2．阴极：2H+＋2e－

= H2↑ 阳极：2Cl－

-2e－

= Cl2↑

总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

3．阳离子放电顺序：Au+＞Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+＞Zn2+＞……(得电子能力由易到难)

阴离子：S2－

＞I－

＞Br－

＞Cl－

＞OH－

＞含氧酸根离子(失电子能力由易到难)

三、电解原理的应用 1.铜的电解精炼

阳极材料为粗铜，阴极材料为精铜

阳极：Cu－2e－

＝Cu2+（主要） Zn－2e－

＝Zn2+ Fe－2e－

＝ Fe2+ Ni－

2e－

＝Ni2＋

阴极：Cu2+＋2e－

＝Cu

2.电镀

（1）阳极材料一般为镀层金属，也可用惰性电极材料；阴极材料为镀件，电镀

液为含镀层金属阳离子的盐溶液；阳极材料为镀层金属，电镀液浓度不变；电极反应式为：

阳极：Cu－2e－

＝Cu2+ 阴极：Cu2+＋2e－

＝Cu

若惰性电极材料，电镀液浓度减小

（2）应用电解原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法叫做电镀。

增强金属的抗腐蚀能力、耐磨性或改善金属制品的外观。如白铁（铁上镀锌），在火箭插销上镀金等。

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