高三化学电解原理及其运用人教实验版知识精讲.doc

PAGE  高三化学电解原理及其运用人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 电解原理及其运用 1. 电解 2. 电解原理的运用 二. 复习重点 1. 理解电解原理。 2. 掌握电解池工作时电极反应式的书写，电解前后溶液浓度和pH的变化。 3. 了解铜的电解精炼、电镀装置及原理和氯碱工业的反应原理。 4. 掌握有关电解的计算。 三. 复习过程 电解质的导电的过程实质上就是电解过程；电解是在外电源的作用下被迫发生氧化还原反应的过程，把电能转化为化学能，而在原电池中正好相反，是自发的氧化还原反应的过程，把化学能转化为电能。 （一）电解 1、电解的定义 电解是使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在两极上发生氧化还原反应，把电能转化为化学能的过程。其装置叫电解池，常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液（或熔融电解质）构成。 2、放电顺序 （1）阴极：与原电池负极相连的一极，阴极电极材料的本身受到保护，不参与反应。溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原，在阴极得电子的难易顺序为： Ag＋Fe3＋Cu2＋（H＋）Pb2＋Sn2＋Fe2＋Zn2＋A13＋Mg2＋Na＋ 当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时，顺序要有相应的变动（当溶液中H＋只来自于水电离时，H＋的放电顺序介于A13＋和Zn2＋之间）。 （2）阳极：与原电池正极相连的一极。如果用活泼金属做阳极，则阳极依金属活泼性强弱的顺序本身失电子被氧化成为阳离子进入溶液；如果用惰性电极（如Pt、Au、石墨等）做阳极，则溶液中较易失电子的阴离子在阳极上失电子而被氧化。在阳极失电子的顺序为： KCaNa…HgAgS2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-F- 3、电解反应方程式的书写步骤 （1）分析电解质溶液中存在的离子（电解质的电离和水的电离）。 （2）确定电极、分析离子的放电顺序。 （3）写出电极反应式（注明电极名称，用“=”，注意原子个数守恒）。 （4）写出电解方程式。 4、电解规律（惰性电极做阳极） （1）电解水型：含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐溶液。如：NaOH溶液、H2SO4溶液。 （2）分解电解质型：无氧酸、不活泼金属无氧酸盐溶液（HF、氟化物除外）。如：HCl、CuCl2溶液。 （3）放H2生碱型：活泼金属无氧酸盐溶液（F-除外）。如：NaCl溶液。 （4）放O2生酸型：不活泼金属含氧酸盐溶液。如：CuSO4溶液。 电解实例电解液溶质类别电解总反应方程式被电解的物质溶液pH变化NaOH溶液强碱2H2O2H2↑＋O2↑H2O升高H2SO4溶液强酸降低Na2SO4溶液活泼金属的含氧酸盐不变CuCl2溶液不活泼金属的无氧酸盐CuCl2Cu＋Cl2↑电解质本身电解CuCl2时pH下降HCl溶液无氧酸2HClH2↑＋Cl2↑升高NaCl溶液活泼金属的无氧酸盐2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH电解质和水升高CuSO4溶液不活泼金属的含氧酸盐2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4降低NaCl（熔融）熔融离子化合物2NaCl2Na＋Cl2↑电解质本身Al2O3（熔融）2Al2O34Al＋3O2↑【归纳总结】 （1）电解后判断溶液pH的变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。 ①如果只产生H2而没有O2，则pH变大； ②如果只产生O2而无H2，则pH变小； ③如果既产生O2又有H2，若原溶液呈酸性则pH减小；若原溶液呈碱性pH增大；若原溶液呈中性pH不变。 ④如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7。 （2）使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；②AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加CuCl2固体；④KNO3溶液：加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3）等。 5、电化学计算的基本方法 有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积，某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式，应用阴、阳两极得失电子守恒进行有关的计算；二是用惰性电极进行电解的过程，若电解质的阴阳离子不同时在两极上放电，则阳离子放电的同时必有H＋生成，n（H＋）=n（阳离子）×电荷数；阴离子放电的同时必有OH—生成，n（OH—）=n（阴离子）×电荷数。也可利用物质的量的相关量关系（由电子得失守恒得），如，H2～Cl2～O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－。 （二）电解原理的运用