专题二 电能转化为化学能----电解
已知：2mol固体钠与1mol氯气生成2mol固体氯化钠放出822.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式。
若由氯化钠制备金属钠则应从外界获得能量，实际生产中能量又是来自何处？ 一、电解的原理
画出电解熔融氯化钠的电解池装置示意图，指出电极、标出导线中电子的定向移动方向和熔融氯化钠中离子的定向移动方向、写出电极反应式和总反应方程式。
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：将电能转化为化学能的装置。
（1）电解池的构成：直流电源、固体电极材料、电解质溶液或熔融电解质、闭合回路。 （2）电解池电极的确定：
阳极：与电源 相连，发生 反应； 阴极：与电源 相连，发生 反应。 说明：1、惰性电极：用石墨、金、铂、钛等材料做的电极，一般通电条件下不发生反应；
2、活性电极：用铁、锌、铜等还原性较强金属做的电极，活性电极作阳极时，优先发生氧化反应。 （3）电极反应和电极反应式：
电极反应：在电极上进行的半反应。可用电极反应式表示电极上物质的变化及电子转移情况。 （4）电解过程中电子及离子的移动方向：
二、电解时电极产物的判断
1、阳极产物判断：首先看 ，如果是 电极（指金属活动顺序表Ag以前的金属电极），则电极材料失电子，电极被氧化，溶液中的阴离子不能失电子。如果是 电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。
阳极放电顺序：失电子能力强的优先反应，活性电极＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F- 2、阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阴极放电顺序：得电子能力强的优先反应，Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（H2O）＞Al3+＞Mg2+＞Na+
3、用惰性电极电解各类电解质溶液（熔融物）归纳见下表： 电解液 NaOH溶液 H2SO4溶液 Na2SO4溶液 CuCl2溶液 HCl溶液 NaCl溶液 CuSO4溶液 NaCl(熔融) 电极反应 降低 升高 升高 总反应 相当于电解 溶液pH 升高 降低 不变 ----------- 溶液复原 【思考】铁电极电解氯化钠溶液和铜电极电解稀硫酸的电极反应和总反应分别是什么？
1
练习：关于硫酸铜溶液电解的问题 ①惰性电解电解足量硫酸铜溶液，阴极析出固体6.4 g，溶液如何恢复电解前状态？ ②惰性电极电解硫酸铜溶液一段时间，加0.1mol氢氧化铜恢复到电解前的状态，则电解转移的电子数是多少？
③用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度是多少？
三、电解原理的应用
1、氯碱工业：（1）分别画出实验室和工业电解氯化钠溶液的装置示意图，回忆相关知识点。
（2）粗盐中除杂时用的试剂及加入顺序。
2、铜的电解精炼：画出工业生产示意图，分析电解池的构造及各种成分发生的变化（粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属）
3、电镀：画出铁上镀铜的装置示意图，分析电镀池的构成。
4、冶炼活泼金属：画出工业冶炼铝的示意图，分析可能的电极材料，哪一极材料会损耗，为什么？
小结：金属的冶炼方法。
四、综合计算
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。可概括为下列三种方法：
1.守恒法：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2.总反应法：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
3.关系式法算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。
－－
【例】用石墨作电极电解500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合液，电解前溶液中c(NO3)＝6.0 mol·L1，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是
＋－
A．原混合溶液中c(K)为4 mol·L1 B．上述电解过程中共转移4 mol电子
＋－
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D．电解后溶液中c(H)为2 mol·L1 练习：按右图所示装置连接，X、Y均为惰性电极。
（1）Zn为 极，其电极反应式为 。
（2）接好装置后，烧杯中的溶液发生反应的离子方程式是 。 （3）上图中通过膈膜的SO42-向 （填“左”“右”或“不”）迁移，Y极及其附近出现的现象 。
（4）常温下当Zn极质量减少32.5 g时，X极生成气体8.4 L（标准状况），若此时烧杯中溶液的体积为500 mL，则此时烧杯中溶液的c(OH-) = （不考虑生成的气体溶于水）。 【本节难点】混合溶液的电解
【例】1、电解氯化钾和硫酸铜混合液的pH变化（提示：与组成有关）
2、氯化钠和硫酸的混合液中，两种溶质的物质的量为3:1，分析整个电解过程。（提示：分三阶段）
2
【课后练习】
1．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、用电解法精炼铜时纯铜作阳极 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 2．下列描述中，符合生产实际的是
A．工业上利用电解熔融的氯化铝制取金属铝 B．工业上利用电解饱和食盐水制取烧碱
C．电解饱和食盐水可用于制取金属钠 D．工业上利用电解熔融的氧化镁制取金属镁 3．如图是电解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
4.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2↑。下列说法正确的是
A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成 5．能用电解原理说明的问题是
①电解是把电能转变成化学能 ②电解是化学能转化成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理也可能实现 ⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生 A．①②③④ B．②③⑤ C．③④ D．①③④⑤
6．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A．AgNO3[AgNO3] B．NaOH[H2O] C．KCl[KCl] D．CuSO4[CuSO4]
7．直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a（阴极）和b（阳极）附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是
A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的
B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
8．如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。下列说法正确的是
－－
A．乙池中d的电极反应为：2Cl-2e== Cl2 B．a、c两极产生气体的物质的量相等 C．甲、乙两池中溶液的pH均保持不变
电解
D．乙池中发生的反应为：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
9．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液的表面皿中，如下图所示。最先观察到酚酞变红现象的区域是
A．Ⅰ和Ⅲ B．Ⅰ和Ⅳ C．Ⅱ和Ⅲ D．Ⅱ和Ⅳ
10．在水中加入等物质的量的MgSO4、NaCl、AgNO3三种物质组成混合溶液，该溶液在惰性材料作电极的电解槽中通电一段时间后，在两个电极区析出的氧化产物与还原产物的质量之比约为
A．35.5∶108 B．16∶207 C．8∶1 D．108∶35.5
11．1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Fe作阳极，Ag作阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时，下列判断正确的是(设电解按理论进行，溶液不蒸发)
3
A．溶液的浓度不变 B．阳极上产生112mLO2(标准状况) C．转移的电子数是1.204×1022个 D．反应中有0.02mol的Ag+被氧化
12．向盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极，接通直流电源，保持温度不变，一定时间后，溶液中
A．Na2CO3浓度减小 B．Na2CO3浓度增大
C．Na2CO3浓度增大，并有晶体析出 D．Na2CO3浓度不变，并有晶体析出 13．下列离子方程式书写正确的是
电解－－
A．用Cu片作阳极电解饱和食盐水: 2Cl＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH
＋电解＋
B．用两个铜片作电极电解AgNO3溶液：Cu＋2Ag=====2Ag＋Cu2
电解－－
C．用石墨作电极电解AlCl3溶液：2Cl＋2H2O=====Cl2↑＋H2↑＋2OH
电解＋
D．用石墨作电极电解CuSO4溶液: 2Cu2＋4OH-=====2Cu＋O2↑＋2H2O
14．按下图所示装置进行实验，若x轴表示流入阴极的电子的物质的量，则y轴应表示
①c(Ag) ②c(NO3) ③a棒的质量 ④b棒的质量 ⑤c(H) A．①③ B．③④ C．①②④ D．①②⑤
15．电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
+ A ― （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入
几滴酚酞试液，则 ①电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的实验现象是 。
Y X ②Y电极上的电极反应式为 。检验该电极反应产物的方法
是 。 a （2）如要用电解方法精炼粗铜（含铁、锌、银、铂），电解液a选用CuSO4溶液，则 ①X电极的材料是 ，电极反应式为 。 ②Y电极的材料是 ，电极反应式为 。 （说明：写出所有的反应方程式）
（3）若要在铁制品表面镀上一层银，则可选用 溶液为电解液， ①X电极的材料是 ，电极反应式为 。 ②Y电极的材料是 ，电极反应式为 。 16．如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的
体积和浓度都相同（假设通电前后溶液体积不变），A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。
（1）B极是电源的 ，一段时间后，甲中溶液颜色 ，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表
明 ，在电场作用下向Y极移动。 （2）若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 。
（3）现用丙装置给铜件镀银，则H应该是 （填“镀层金属”或“镀件”），电镀液是 溶液。当乙中溶液的pH是13时（即OH-浓度为0.1mol/L，设此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为 ，甲中溶液的pH （填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生总反应的离子方程式是 。
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