第2节-电能转化为化学能——电解

金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆自从伏打发明电池后，“电”的应用就风起云涌，席卷全球。1800年科学家采用伏打电池电解水获得成功后，戴维将苛性钾制成饱和水溶液进行电解，结果在电池两极分别得到的是氧气和氢气，加大电流强度仍然没有其他收获。随后他改用熔融的苛性钾，在电流作用下，熔融的苛性钾发生明显变化，在导线与苛性钾接触的地方不停地出现紫色火焰。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆在1807年皇家学会的学术报告会上，戴维是这样介绍的：通电后，看到正极相连的部位沸腾不止，有许多气泡产生，负极接触处，只见有形似小球、带金属光泽、非常像水银的物质产生。这种小球的一部分一经生成就燃烧起来，并伴有爆鸣声和紫色火焰，剩下来的那部分的表面慢慢变得暗淡无光，随后被白色的薄膜所包裹。这小球状的物质是什么？提示：英国化学家戴维用电解的方法制出了很活泼的金属钾。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆一、电解过程中电能转化为化学能1．交流·讨论离子在电场中的________是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融氯化钠中的________和________分别移向与电源________和________相连的电极。与电源负极相连的电极带有________，Na＋在这个电极上得到电子，被还原成钠原子，电极反应式为________________；与电源正极相连的电极带有________，Cl－将电子转移给这个电极，自身被氧化成________，最终生成________，电极反应：__________________。将两个电极发生的反应组合起来，就得到电解氯化钠制备金属钠的化学反应：___________________________________________。定向移动Na＋Cl－负极正极电子Na＋＋e－===Na正电性ClCl22Cl－－2e－===Cl2↑2NaCl=====通电2Na＋Cl2↑金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆2．活动·探究电解CuCl2(aq)的实验中，在阴极________得电子生成________，电极反应为________________；在阳极________失去电子变成________进而生成________，电极反应为________________。总的电解反应为________________。Cu2＋CuCu2＋＋2e－CuCl－ClCl22Cl－－2e－Cl2↑CuCl2Cu＋Cl2↑===========电解金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆二、电解饱和食盐水1．饱和食盐水中可能存在的离子有________，在电场中它们的移动方向是________向阴极移动，________向阳极移动。2．指出阴极和阳极上产生的现象，写出电极反应式和电解反应的化学方程式。现象电极反应式阴极生成无色气体阳极生成黄绿色气体总反应的化学方___________二、1.Na＋、Cl－、OH－、H＋阳离子阴离子2．2H＋＋2e－H2↑2Cl－－2e－Cl2↑2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑===========电解金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆3.电解过程中，由于阴极区________浓度变小，水的电离平衡向________的方向移动，使阴极区溶液中________富集。因此，电解食盐水的总反应为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑____产物____产物如果设法用隔膜阻止OH－移向阳极，则氢氧化钠可以在________附近的溶液中富集，由阴极区放出的溶液可以得到________，这就是电解食盐水制备烧碱的原理。电解食盐水还可以得到另外两种重要的化工产品——________和________。=====通电H＋生成离子OH－阴极阳极阴极NaOHCl2H2金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆三、电镀1．应用电解原理，在________表面上镀上一薄层________的过程称为电镀。2．金属电镀时，通常以________为阴极，用含有________阳离子的溶液作电解质溶液，________作阳极。在________电源作用下，________在待镀金属表面形成________而________的镀层。1.金属或非金属其他金属或合金2．待镀金属制品镀层金属镀层金属直流镀层金属均匀光滑致密金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆电解的定义及原理1．电解的概念：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叫做电解。注意：(1)电解时所用电流必须是直流电而不是交流电。(2)熔融状态的电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。(3)电解过程中，电能转化为化学能而“储存”在反应产物中。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆2．电解池的概念：借助于电流将电能转化为化学能的装置叫做电解池，也可以叫做电解槽。3．电解池的构成条件(1)直流电源；(2)两个固定电极；(3)电解质溶液或熔融态电解质；(4)形成闭合回路。4．电极反应(1)半反应：在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的，相当于氧化还原反应的一半，这种反应常称为半反应，也叫电极反应。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆(2)阳极：按照电化学的规定，与电源正极相连的发生氧化反应的电极，叫做阳极。(3)阴极：按照电化学的规定，与电源负极相连的发生还原反应的电极，叫做阴极。如：电解熔融NaCl的电极反应式为：阳极：2Cl－－2e－―→Cl2↑(发生氧化反应)阴极：Na＋＋e－―→Na(发生还原反应)((2Na++2e-2Na金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆5．实验探究电解熔融氯化钠(1)实验步骤：如图所示，在容器中装有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。接通电源后，一段时间，再切断电源。(2)实验现象：石墨片上有黄绿色气体产生，并可闻到刺激性气味；铁片上逐渐覆盖一层银白色物质。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆(3)实验结论：①在通直流电的条件下，熔融的氯化钠发生了化学反应，其化学方程式为2NaCl2Na＋Cl2↑。②Cl2生成于与电源正极相连的石墨片上，Na生成于与电源负极相连的铁片上。=====通电金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关的判断正确的是()A．a为负极、b为正极B．a为阳极、b为阴极C．电解过程中，d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度不变解析：电流由正极流出，即a为电源正极，b为电源负极，则c极为电解池阳极，d为电解池的阴极，电极为惰性电极，溶液中的离子放电，Cu2＋在阴极d析出，阴离子Cl－在c极上放电产生Cl2。答案：C金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆电解时电极产物的判断1．阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极(除Pt、Au、石墨外)，则是电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失去电子而被氧化；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力。此时应根据阴离子的放电顺序加以判断(放电顺序即为得或失电子的能力顺序)；阴离子在阳极上的放电顺序为：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO，即：无氧酸根离子＞OH－＞含氧酸根离子。2－4金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆注意：(1)在中学化学中无氧酸根离子通常只考虑：S2－、I－、Br－、Cl－的放电情况。(2)在溶液中我们常说含氧酸根离子不放电，常指最高价(中心原子)含氧酸根离子不放电，但非最高价(中心原子)含氧酸根离子的放电能力比OH－的放电能力强，如MnO2－4、SO2－3等。2．阴极阳离子的放电(得电子)顺序：K＋＜Ca2＋＜Na＋＜Mg2＋＜Al3＋＜Zn2＋＜Fe2＋＜Sn2＋＜Pb2＋＜H＋＜Cu2＋＜Fe3＋＜Hg2＋＜Ag＋。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆注意：(1)Fe3＋得电子能力比Cu2＋的强，即当两者共存时Fe3＋先放电。(2)通常情况下：Ag＋、Hg2＋、Fe3＋、Cu2＋、H＋水溶液中只考虑此部分Pb2＋、Sn2＋、Fe2＋、Zn2＋浓度很大(常指电镀时)排在H＋前Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只在熔融状态下放电金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆用石墨作电极电解CuCl2和KCl混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()A．H2、Cl2B．Cu、Cl2C．H2、O2D．Cu、O2解析：本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有：Cu2＋、K＋、H＋及Cl－、OH－五种离子，得电子能力Cu2＋＞H＋＞K＋，失电子能力：Cl－＞OH－，所以电解初期：阴极：Cu2＋＋2e－Cu，阳极：2Cl－Cl2＋2e－，故选B。答案：B―→―→点评：记住常见离子的放电顺序，阴离子：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－，阳离子：活性阳极＞Ag＋＞Hg2＋＞Cu2＋＞H＋，再就是看清题目要求的是初期的电解产物。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆用惰性电极电解的一般规律类型电极反应特点实例电解物质电解质溶液的浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：2H＋＋2e－H2↑阳极：4OH－－4e－2H2O＋O2↑NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水======金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆电解电解型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小增大氯化铜放H2生碱型阴极：放出H2生成碱，阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电，负极：OH－放电生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆注意：(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。(2)电解电解质型：无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解。(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解。金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆如图所示，在U形管中装入滴有紫色石蕊溶液且混合均匀的某溶液，通直流电，一段时间后U形管内会形成一个倒立的“彩虹”，则U形管内的溶液可能为()A．H2SO4溶液B．NaOH溶液C．AgNO3溶液D．Na2SO4溶液金品质•高追求我们让你更放心！返回◆化学•选修(化学反应原理)•(配鲁科版)◆解析：本题考查电解规律，彩虹意味着多种颜色，当电解质溶液为Na2SO4时，阴极区生成OH－，使溶液变蓝，阳极区生成H＋，使溶液变红，中间石蕊呈紫色，并且颜色逐渐改变，像彩虹一样，故选D。答案：D金品质•高