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- 2021-05-13 发布
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年 级
高三
学 科
化学
版 本
山东科技版
内容标题
复习《化学选修4》第1章 第2节
【本讲教育信息】
一. 教学内容:
高考第一轮复习《化学选修4》
第1章 化学反应与能量变化
第2节 电能转化为化学能——电解
1. 电解的原理。
2. 电解原理的应用
(1)电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气。
(2)铜的电解精炼。
(3)电镀。
二. 教学目的
1、掌握电解、电解池的概念,建立电极反应概念,正确判断阴、阳极。
2、了解食盐水的电解、铜的电解精炼、电镀的反应原理。
3、从能量的角度理解化学科学的重要性。
三. 重点和难点
1、电解原理。
2、电极反应的概念、阴、阳极的判断。
3、电极反应式的书写。
四. 考点分析
本节内容在高考中的主要考查点是:
1、电解池、电镀池的构成条件及区别。
2、电路中电子的流向、电极反应类型与电极种类的关系。
3、金属活泼性与电极的关系,阴、阳极放电顺序及应用。
4、两极反应式的书写,两极产物的判断及数量关系。
5、电解质溶液中离子浓度的变化、pH变化。
6、反应式的现象,根据离子、电解产物与电子相关量关系的计算。
五. 知识要点
1. 电解是指____________。电解池是将____________转化为____________的装置。电解池由____________、____________以及____________或____________组成。
2. 按照电化学的规定,____________叫做阳极,___________叫做阴极。
3. 水的电离过程可表示为____________。
4. 电解饱和食盐水时,阴极产物有____________,阳极产物有____________,电解反应总方程式是____________。
5. 在铜的电解精炼中,____________做阳极,____________做阴极。
6. 电镀的主要目的是____________。在电镀槽中,____________作为阴极,____________作为阳极。
7. 电解溶液分析
(1)现象:溶液通电后,____________极上逐渐覆盖了一层红色物质,析出____________,阳极上有气泡产生,并可闻到____________的气味。同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,阳极上有____________生成。
(2)电极反应:
阴极:阴极上生成铜,电极反应为:____________。
阳极:阳极上生成,电极反应为:____________。
总的电解反应为____________。
8. 怎样判断电解时的电极产物?
9. 分析电解饱和食盐水的产物?
10. 什么是电镀以及电镀池的组成?
注意:
(1)电解
在直流电的作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解质导电的实质:电解质溶液(或熔融态电解质)的导电过程,就是电解质溶液(或熔融态电解质)的电解过程。
(3)电解池
把电能转化为化学能的装置。
①形成条件:a. 外接直流电源;b. 电解质溶液或熔融电解质;
c.
②电解池工作原理:以电解溶液为例(石墨作电极)(如下图)
(4)离子在电极上的放电规律
阴极:溶液中阳离子得电子能力强的先得电子。阳离子放电顺序:
阳极:若是惰性电极,则是溶液中阴离子失电子能力强的先失电子;若是活泼电极,则是活泼电极失电子。阴离子放电顺序:>含氧酸根。
(5)电解原理的应用:
①电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)
电解前应除去食盐溶液中的、、等杂质离子
电极反应:阳极(石墨):
阴极(钢铁):
总反应:
②电解法冶炼活泼金属
、、等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。
如制:阳极:
阴极:
总反应:
③电镀
电镀是一种特殊的电解,用含镀层金属离子的电解质配成电镀液用待镀金属作阴极;镀层金属作阳极电镀时,理论上,电解质溶液的浓度保持不变。
④电解精炼
电解精炼铜时,阳极材料是粗铜,阴极材料是纯铜,电解质溶液是(或)溶液。长时间电解后,电解质溶液必须补充。
(6)电解与溶液pH值的变化
酸、碱、盐溶液的电解规律表(惰性电极)
类型
电极反应特点
实例
电解对象
电解质浓度
pH
电解质溶液复原加入
电解水型
阴极:
阳极:
水
增大
增大
水
水
增大
减小
水
水
增大
不变
水
电解电解质型
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电
电解质
减小
不变
氯化氢
电解质
减小
不变
氯化铜
放生碱型
阴极:放生碱
阳极:电解质阴离子放电
电解质和水
减小
不变
氯化氧
放生酸型
阴极:电解质的离子放电
阳极:放生酸
电解质和水
减小
减小
氧化铜
(7)惰性电极电解电解质溶液的规律
①无氧酸(除HF)、不活泼金属无氧酸盐(除外)的电解是电解质本身电解,例如、、;
②不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐的电解是电解质与水同时电解,例如、、;
③含氧酸、可溶性碱、活泼金属的金属含氧酸盐的电解是水的电解,例如、、。
【典型例题】
例1. 下列关于铜电极的叙述正确的是( )
A. 铜锌原电池中铜是正极
B. 用电解法精炼粗铜时,粗铜做阴极
C. 在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极
D. 电解稀硫酸制和时铜做阳极
分析:铜锌原电池中锌活泼,锌做负极;电解精炼铜时,粗铜中的铜失去电子,做阳极;电镀铜时,应选用铜片做阳极,待镀件做阴极,含有铜离子的溶液做电镀液。电解稀硫酸时,铜做阳极,失电子的是铜而不是溶液中的,因而得不到氧气。
答案:AC
例2. 用石墨做电极电解1溶液,当为时,停止电解,向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态( )
A. B.
C. D.
分析:电解过程中的反应为:阳极:
阴极:。
总反应为:。
由以上反应可知,电解使2和2 变成了2 ,同时析出铜,放出,溶液中每生成2 则放出1,故需补充。
答案:B
例3. 用Pt电极电解含有和均为0.1 mol的溶液,阴极析出金属的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)关系如图,则离子的氧化能力由大到小排列正确的是( )
A. B.
C. D.
分析:此题有些学生一看,立即想到是,不加以仔细分析,即选答案C。先分析图中变化:一开始通电,阴极就有固体析出,且通过电子后,质量不再增加。根据离子放电规律,是先放电,再是放电,在溶液中不放电,答案应选D。
答案:D
例4. 用铂电极电解和
的混合溶液500mL,经过一段时间后,两极均得到标准状况下11.2L的气体,则原混合溶液中的物质的量浓度为( )
A. B. C. D.
分析:阳极电极反应:失去电子的物质的量
阴极电极反应:首先发生的是,其次发生的是,阴极还原反应物质得到电子的总量,两电极物质得与失电子数相等,即。解得,所以其物质的量浓度
答案:C。
例5. 电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示为一个电解池,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。请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a 是饱和溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液,则
①电解池中X极上的电极反应式是______________。在X极附近观察到的现象是____________________________。
②Y电极上的电极反应式是______________,检验该电极反应产物的方法是____________________________。
(2)如果用电解方法精炼粗铜,电解液a选用溶液,则
①X电极的材料是______________,电极反应式是____________________________。
②Y电极的材料是______________,电极反应式是____________________________。
(说明:杂质发生的电极反应不必写出)
分析:本题考查了电解池的知识,包含了电解的两个重要应用:氯碱工业和铜的电解精炼。
正确书写电解的离子方程式要从以下几个环节入手:①分清电极,与电源正极相连的为阳极,与负极相连的为阴极。②分析溶液,电解质溶液中有哪些阳离子,哪些阴离子。③注意先后,即离子放电顺序。④书写电极反应式,注意电子得失守恒。
(1)X连接电源的负极,为阴极,发生还原反应,Y连接电源的正极,为阳极,发生氧化反应。
(2)电解精炼是电解的应用。电解是以粗铜为阳极,纯铜为阴极,溶液为电解液。
答案:(1)①;放出气体,溶液变红
②;把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色
(2)①纯铜;
②粗铜;