第1章 第2节 电能转化为化学能——电解-2020-2021学年高中化学选修4【导学教程】同步辅导（鲁科版） word

第2节　电能转化为化学能——电解 [学习目标] 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2.了解食盐水电解的原理，清楚离子在电极上的放电顺序。 3.了解电解精炼铜和电镀的原理，会设计简单的电镀池。 要点一　电解的原理 [来源:学,科,网] 1.电解 让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2.电解池 (1)定义：将电能转化为化学能的装置。 (2)组成：直流电源，固体电极材料，电解质溶液或熔融电解质。 (3)电极及电极反应 ①电极的确定： ②电极反应： 在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化和电子的转移。 一、电解产物的判断及电解反应式的书写 1.电解产物的判断 (1)阳极产物的判断 ①如果是活性电极(除Au、Pt、石墨以外的金属材料作电极)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中阴离子不能失电子。 ②如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时依据阴离子放电顺序加以判断。 阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞高价含氧酸根(SO、NO等)＞F－。若S2－、I－、Br－、Cl－放电， 产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得H2O和O2。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。若金属阳离子(Fe3＋除外)放电则得到相应金属单质；若H＋放电，则得H2。 2.电极反应式的书写 (1)确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。 (2)确定电极反应 (3)写电极反应式 电极反应式的书写可概括为： ①列物质、标得失； ②选离子、配电荷； ③配个数、巧用水。 3.总反应式的书写 (1)通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。 (2)把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。 (3)若是水电离出的H＋或OH－得或失电子，在总反应式中应是H2O参与反应。 【特别提醒】　(1)书写电极反应式要注意：反应物与产物间用“―→”连接，离子与电荷间一律用“＋”连接。 (2)阴极材料无论是活泼金属还是惰性电极均不参与放电，放电的总是阳离子。 二、电解质水溶液电解类型总结 类型 电解质特点 实例 电极反应式 电解方程式 电解 对象 电解质溶液浓度的变化 电解质溶液复原的方法 阴极 阳极 电解水型 含氧酸 H2SO4 4H＋＋4e－―→2H2↑ 4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－ 2H2O2H2↑＋O2↑ 水 增大 加水 可溶性 强碱 NaOH 活泼金属含氧酸盐 KNO3 电解 电解 质型 无氧酸 HCl 2H＋＋2e－―→H2↑ 2Cl－―→Cl2↑＋2e－ 2HCl H2↑＋Cl2↑ 电解质 减小 氯化氢 不活泼金属无氧酸盐 CuCl2 Cu2＋＋2e－―→Cu 2Cl－―→Cl2↑＋2e－ CuCl2 Cu＋Cl2↑ 氯化铜 放H2 生碱 型 活泼金属无氧酸盐 NaCl 2H＋＋2e－―→H2↑ 2Cl－―→Cl2↑＋2e－ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 电解质和水 生成新电解质 氯化氢 放O2生酸型 不活泼金属含氧酸盐 CuSO4 2Cu2＋＋4e－―→2Cu 4OH－―→2H2O＋O2↑＋4e－ 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑ 电解质和水 生成新电解质 CuO或CuCO3 【特别提醒】　(1)根据电解质水溶液中离子的放电顺序推断电解产物，不可死记硬背。 (2)电解质溶液电解一段时间后，要恢复原状，应根据电解产物而定，一般是将电解池中析出(或逸出)的物质中，对应元素的“化合物”加入电解后的溶液中即可复原。 (3)水溶液中总是存在一定浓度的OH－和H＋，它们也会参与电极反应，容易被忽略。 (4)有时由于离子浓度的变化会引起离子放电顺序的变化。例如，当用ZnCl2溶液作电镀液时，由于[Zn2＋]≫[H＋]，H＋放电在Zn2＋之后，故阴极析出Zn。 三、有关电解的计算 1.电解的有关计算常涉及的问题 (1)两极产物的定量计算； (2)溶液pH的计算{pH＝－lg[H＋]}； (3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定； (4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量。 2.常用的三种方法 (1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量