第二十五讲电能转化为化学能——电解(建议2课时完成)[考试目标]1.了解电解池的工作原理,能写出电极反应和电解池反应方程式2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用[要点精析]一、电解池的工作原理(一)电解池定义:将电能转变成化学能的装置(二)形成条件:1.两电极接直流电源2.两电极(一般为惰性电极)同时插入同一电解质溶液3.用导线相互连接组成闭合回路(三)电极判断阴极:与电源负极相连的极阳极:与电源正极相连的极(四)电极反应1.阳极:若为惰性电极,则电极本身不反应,溶液中的阴离子失去电子,发生氧化反应。阴离子放电顺序(还原性强弱顺序):S2―>I―>Br―>Cl―>OH―>NO3->SO42->F-若为活性电极:则电极本身失去电子,发生氧化反应。2.阴极:电极本身不反应,溶液中阳离子在阴极上获得电子,发生还原反应。放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(五)能量转化:电能转化为化学能电子流动方向:电源负极→沿导线→阴极→电解溶液中离子的移动→阳极→沿导线→电源正极二.用惰性电极电解电解质溶液的规律1.电解水型:有含氧酸(如H2SO4、HNO3等)、强碱(NaOH、Ba(OH)2等)、活泼金属的含氧酸盐(如K2SO4、NaNO3、Na3PO4)这三类物质。2.电解电解质型:有无氧酸(除HF外,如HCl、HBr等)、不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2等)。3.电解质和水均被电解型:活泼金属的无氧酸盐(如NaCl等)、不活泼金属的含氧酸(如CuSO4等)。三、电解应用(一)氯碱工业——电解饱和食盐水制取氯气和烧碱1.原理:阳极(用石墨):2Cl―-2e-=Cl2↑阴极(用Fe):2H++2e-=H2↑总反应:2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑(阴极室中)(阳极室中)2.饱和食盐水的精制:电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42―等杂质离子,加入试剂依次为NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、稀盐酸(或将BaCl2溶液和NaOH溶液的顺序互换)。3.离子交换膜法制烧碱离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成,涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成,上面涂有镍涂层)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等组成。离子交换膜的特性:只允许阳离子通过,而阻止阴极离子和气体通过。(二)铜的电解精炼阳极(用粗铜):Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+、Cu-2e-=Cu2+另外,粗铜中的金、银等金属杂质,因为失去电子能力比Cu弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来,而以阳极泥的形式沉积下来。1阴极(用纯铜):Cu2++2e-=Cu电解质溶液用CuSO4或CuCl2溶液。长时间电解后,电解质溶液必须补充。(三)电镀电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,镀层金属作阳极,含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液(作为电镀液)。电镀时,理论上电解质溶液的浓度保持不变。(四)电解法冶炼活泼金属Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。2NaCl电解2Na+Cl2↑(制Na)MgCl2电解Mg+Cl2↑(制Mg)2Al2O3电解4Al+3O2↑(制Al)四、电解的计算特点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。解答此类题的方法主要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计算。[过关训练]一、单项选择题1.下列说法错误的是()A.由电能转化为化学能的装置叫电解池B.在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极C.在电解池中通电时,电子从电解池的阴极流出,并沿导线流回电源的负极D.电解池中阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应2.用石墨作电极,电解1摩/升下列物质的溶液,溶液的pH值保持不变的是()A、HClB、NaOHC、Na2SO4D、NaCl3.下列关于铜电极的叙述正确的是()A.铜锌原电池中铜是负极B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C.在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极4.PH=a的某电解质溶液中,插入两支惰性电极通直流电一段时间后,溶液的PH>a,则该电解质可能是:()A.NaOHB.H2SO4C.AgNO3D.Na2SO45.在铁制品上镀上一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是()(A)锌...