第二节   电能转化为化学能——电解
 [09考试说明要求]
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
 [课标要求]
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。[活动和探究建议]
实验探究：电能与化学能的相互转化
 [重点与难点]
重点  电解池的工作原理
难点　电解池的应用和计算
[教学过程]
一、电解池的工作原理
[问题组]  阅读教材P11-12
1．电离是指电解质_____________或__________状态下离解成____________过程。电离需要通电吗？
2．NaCl熔融后电离成_________离子，其在通电前作_________运动。通电后，在外电源的作用下，离子作_________移动而导电。(其中阳离子向电源的_________极移动，阴离子向电源的_________极移动。) 在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解。
通电后电极表面分别发生了什么化学反应？                                      
请写出电极上发生的电极反应式：                                              
请分析电解过程中电子的流向：                                              
[深入思考]
CuCl2溶液中含有哪些离子？
通电前后，溶液中离子的运动状态有何不同？
CuCl2溶液在通电过程中两极分别有什么现象发生？
完成电极反应式和电解反应方程式
[思考小结] 
电解池的定义                                                               ，
构成电解池的条件是                                                     。
1、电极产物的判断依据——离子放电顺序和电极材料
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电．放电顺序取决于离子本身性质，也与电极材料有关．电解时所使用的电极分为两类：一类为惰性电极，只起导体的作用（如铂、石墨等）．另一类为活性电极（除铂、金以外的金属），活性电极作阴极，只起导体的作用；若为阳极，电极本身．发生氧化反应。
（1）在电极的阴极上，阳离子的放电顺序为：                         
（2）在惰性电极的阳极上，阴离子放电的顺序为：                         
注：若非惰性电极作阳极，失电子的是电极本身．
2．电解规律：
电解规律：用惰性电极电解酸、碱、盐各种电解质溶液，依据放电顺序有四种类型：
①含氧强酸、强碱和活泼金属含氧酸盐溶液电解，实际上是电解             。
②无氧酸、不活泼金属无氧酸盐溶液电解，实际上是               电解。
③活泼金属无氧酸盐溶液电解，             同时发生电解。
不活泼金属含氧酸盐溶液电解，             同时发生电解。
 [反馈练习]
1．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，  B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，
C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
2．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，电解质的浓度不变的是（    ）。
A、H2SO4       B、KOH       C、AgNO3       D、NaCl
3、用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（    ）。
A、CuCl2[CuSO4]     B、NaOH[NaOH]      C、KCl[HCl]     D、CuSO4[Cu(OH)2]
3．电解池阴、阳极的判断方法：
（1）根据电极与电源两极相连的顺序判断。
与电源_____相连的一极发生       反应（ 氧化、还原）为电解池的阳极，与电源______相连的一极发生       反应（ 氧化、还原）为电解池的阴极。
（2）根据电解质溶液里离子流动的方向判断。
在电解质溶液里_______离子移向阴极，_______离子移向阳极。
(3)根据两极发生的现象判断。
在电解池中的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，两极可观察到不同的现象。:
[例题]
1．如何利用滤纸、食盐水、酚酞溶液，表面皿和导线等来判断一个低压直流电源的正、负极？简单说明实验方法及原理。
2．如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中正确的是（    ）
 A．x是正极，y是负极。
 B．x是负极，y是正极。
 C．a极和Pt都有气泡产生。
 D．CuSO4溶液PH值保持不变，U形管溶液PH值增大。


解析：该装置为串联的电解池。在u形管中，阳极，反应式为：__________，___遇淀粉变蓝，故___极为阳极，与b极相连的y极为___极，___极为负极。___极为阴极，电极反应式为：_________,该极上有气泡产生。总反应方程式为：__________________。在烧杯中，C棒为_____极，电极反应式为：___________,  Pt极为_____极，电极反应式为________________,该极上也有气泡产生,                        
电解总反应方程式为：_____________________________    故PH值减小。
二．电解原理的应用：
  1．电解饱和食盐水制取氯气和烧碱：
在氯化钠溶液存在                   离子，接通直流电源后，溶液中         离子向阳极移动，由于   离子比    离子容易失去电子，在阳极被氧化；溶液中          离子向阴极移动，由于   离子比    离子容易得到电子，在阴极被还原；在         极区得到NaOH。
电极材料及反应：
阳极材料 _______，电极反应式：_                   ____              __，                                                                        阴极材料_________电极反应式： _____                                __，
电解方程总式为________                 _____________
（3）原料食盐水的净制：食盐水中一般混有Mg2+、Ca2+、SO42-等离子，电解前须净制以除去这些杂质离子。方法是：
  
思考：
分析氯碱工业在电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH-进入阳极区：         
                                                                              
2．电解精炼与电镀：
[问题组] 
1.他们的原理一样吗？
2.指出电解精炼、电镀过程中发生的能量转化形式，并分析电子的流向？
3.写出电解精炼铜和电镀银的过程中两电极的电极反应式
[总结]
电极：
电解精炼的阳极——____________。阴极——___________。电解液——___________
电度的阳极——   ____________。 阴极——_________。  电镀液——___________

（2）电镀特点： ①牺牲阳极；②电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；③在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。
 例：铁上镀铜
思考：电解精炼的特点？
三、电解的有关计算：
电解过程中的计算包括电极析出产物的质量或物质的量或物质的量之比，溶液的质量分数，推断金属的相对原子质量或物质的化学式等方面。解答这类计算的方法：一般是利用_________________________________________。

例5、在下列电解池中，甲、乙是串联的两个电解池，（I）、（II）两极都是石墨电极。
将电源接通，通电16分5秒，电流强度为5安培，Pt电极质量增加5.40g。试回答下列问题：

在（I）、（II）极上析出质量各为多少g？
乙池Ag电极溶解多少g？根据乙池给出的实验数据，计算阿佛加德罗常数是多
少？（一个电子的电量是1.6×10－19库仑）

 [总结]用惰性电极电解盐AmBn溶液的有关计算时常用的关系式
1、认识“荷”平使者H2O——维护溶液中的“荷”平
  当只有An+放电时，水向溶液中补充同量的H+：   An+  ~  nH+
  当只有Bm-放电时，水向溶液中补充同量的OH-：  Bm-  ~  mOH-
  当An+、Bm-都放电时，水分子不管事
  当An+、Bm-都不放电时，水分子电离出的H+、OH-分别在阴阳极放电
2、常用于计算的两个关系式
（1）当只有An+放电时，关系式：An+  ~  nH+ ~ nH2O ~ n/4 O2
（2）当只有Bm-放电时，关系式：Bm-  ~ mOH- ~ mH2O ~ m/2H2
【题库一】
一、选择题（每小题有1-2个选项符合题意）
1、用铂电极电解一定浓度的下列水溶液，在电解后的剩余电解液中加适量水时，能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是（   ）
   A、AgNO3       B、NaOH      C、Na2SO4     D、CuCl2
2、下列关于电解KNO3溶液的叙述中，正确的是（   ）
   A、随着电解的进行，溶液的氢离子浓度增大。 B、OH－向阳极移动，阳极附近溶液呈碱性。
   C、NO3－ 向阳极移动，K+向阴极移动，分别在对应的极析出。
   D、 阴极上H+得电子被原成H2，使得阴极附近的溶液呈碱性。
3、在盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后（  ）
   A、溶液的氢离子浓度减小     B、钠离子和碳酸根离子的比变小
   C、溶液浓度不变，有晶体析出   D、溶液的浓度增大并有晶体析出
4、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一般时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（    ）
   A、1:2:3         B、3:2:1         C、6:3:1           D、6:3:2
5、在于25℃时，将两个铂电极插入一定量的Na2SO4饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，在阴极逸出amol气体，同时有WgNa2SO4·10H2O晶体析出，若温度不变，此时，剩余溶液的溶质质量分数为（  ）
   A、
                 B、
    
   C、
            D、

6、对下列各溶液进行电解，通电一段时间后，溶液颜色不会发生显著改变的是（   ）
   A、以石墨为电极，电解含甲基橙的0.01mol/LH2SO4溶液
   B、以铜为电极，电解1mol/L硫酸溶液
   C、以石墨为电极，电解含酚酞的饱和食盐水
   D、以石墨为电极，电解1mol/LKBr溶液
7、如图8－4，当阴极增重2.16g时，下列判断正确的是[    ]
A．[AgNO3]=0.08mol／LB．阳极产生112mL气体(标况)
C．有1.204×1023个电子转移
D．反应中有0.02mol物质被氧化


8、用惰性电极电解下列溶液一段时间，再加入一定量的另一种纯净物（方括号内）；能使电解后溶液与原来溶液的成分、浓度相同的是（假定产生的气体逸出）（   ）
（A）CuCl2[CuCl2]             （B）NaOH[NaOH]
（C）NaCl[HCl]               （D）CuSO4[Cu2(OH)2CO3]

9．如图4-2所示装置中，观察到电流计指针偏转；M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是[    ]

    

10．图3-2中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是[    ]



 二、填空
12、从H+、Na+、Cu2+、Cl-、OH-、SO42-六种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求进行电解.
  ⑴以碳棒为电极，使电解质质量减小，水量不变进行电解，则采用的电解质是        
  ⑵以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减小进行电解，则采用的电解质是        
  ⑶以碳棒为电极，使电解质和水都减少且溶液的氢离子浓度变大；则采用的电解质是       
13、用石墨做电极，用U形管电解含紫色石蕊试液的K2SO4溶液，过一段时间后，阳极附近溶液显     色，这是因为                          .若改用铜极做电极仍电解上述溶液，过一段时间后，阴极附近溶液显      色，阳极附近溶液显       色.
三、计算题：
   14．取500mL 4.84 mol/L的食盐水(ρ=1.18g/mL)，以石墨做电极电解，在标准状况下，阳极上放出5600mL气体。若电解前后溶液的体积变化忽略不计，求：
（1）电解后溶液的氢离子浓度是多少？
（2）电解后食盐的物质的量浓度是多大？

[题库二]
1、分析下图，回答下列问题：
                    
A           B           C            D             E           F       G
上述装置中，__________为原电池，__________为电解池。
在A中，Cu为____极，发生_______反应，电极反应为_________。Zn为______极，发生_______反应，电极反应为______________。A中的实验现象为__________________________。
在D中，Cu为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。碳棒为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。D中的实验现象为__________________________。
在G中，Cu为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。碳棒为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。E中的实验现象为________________________________。
在A中电子的移动方向为                                                     
在E中电子的移动方向为                                                     
2．用惰性电极电解M（NO3）x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bLO2（标准状况），从而可知M的原子量为（     ）。
A、22.4ax/b         B、11.2ax/b          C、5.6ax/b          D、2.5ax/b
3、用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，经一段时间电解后，两极均得到11.2L气体（标准状况），此混合液中CuSO4的物质的量浓度为（    ）。
A、0.5mol/L       B、0.8mol/L       C、1mol/L       D、1.5mol/L
4．右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。回答：
（1）直流电源中，M为        极。
（2）Pt电极上生成的物质是          ，其质量为        g。
（3）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为：
2∶        ∶        ∶        。
（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同）        ，AgNO3溶液的PH
        ，H2SO4溶液的浓度        。
（5）若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液        g。
5．如下图所示，铜片和锌片用导线连接后插入番茄里，锌片是（   ）。
A．阳极    B．正极    C．阴极      D．负极
6．下列叙述中不正确的是（   ）。
A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应
B．原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极
C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化作用
D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
7．电解硫酸铜溶液时，若要求达到以下几点：⑴阳极质量减少，⑵阴极质量增加，⑶电解液中[Cu2＋]不变，则可选用的电极是（    ）。
A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极
B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极
C．用纯铁作阳极，用纯铜作阴极
D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极
8．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的氢离子浓度保持不变的是（   ）。
A．HCl        B．NaOH         C．Na2SO4              D．NaCl
9．下列关于铜电极的叙述，不正确的是（    ）。
A．铜锌原电池中铜是正极                B．用电解法精炼粗铜时，铜作阳极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极   D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极
10．将两个铂电极插入500ml Cu SO4溶液中，进行电解。通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液的体积变化），此时溶液中氢离子浓度约为（   ）。
A．4×10－3 mol/L   B．2×10－3 mol/L   C．1×10－3 mol/L   D．1×10－7 mol/L
11．铁棒与石墨棒用导线连接后，浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是
A．铁棒附近产生OH-                    B．铁棒被腐蚀  
C．石墨棒上放出Cl2                     D．石墨棒上放出O2
12．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后
 A．溶液的氢离子浓度不变            B．c(Na+)与c (CO32-)的比值变大
 C．溶液浓度变大，有晶体析出         D．溶液浓度不变，有晶体析出
13．从H+、Na+、Ba2+、Cu2+、Cl－、
中选出两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，将电解质的化学式填空：(使用惰性电极)
(1) 电解过程中溶液颜色变浅且水量不变_______________________；
(2) 电解过程中电解质含量不变，水量减少_______________________；
(3) 电解过程中溶液的pH值增大_______________________；
(4) 电解过程中，两极析出气体的体积比为1∶1__________。
选做：


(1)右图的装置会出现什么现象？并完成电极反应式和总反应式。
(2) 左边烧杯为____________装置，右边烧杯为____________装置。当Zn减轻0.65g时，左边烧杯的碳棒增重_______ g，右边烧杯的左边碳棒为_______极，产生的气体为_______ mol，右边烧杯的右边碳棒为_______极，在标状下产生的气体为_______ mL。