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1、第二课时电能转化为化学能课标要求1知道电解原理和电解池的形成条件，会分析电解的应用。2能熟练书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。1.电解池的两极中，阳极与电源正极相连，发生氧化反应；阴极与电源负极相连，发生还原反应。2电解池内部，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。3离子的放电顺序(惰性电极)：(1)阳极：S2IBrClOH含氧酸根离子(还原性强弱)；(2)阴极：AgFe3Cu2H(氧化性强弱)。4电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，含Cu2的盐溶液作电解质溶液，反应后，比铜活泼的金属以阳离子形式存在于溶液中，比铜不活泼的金属形成阳极泥。电解池及其工作原理1电解反应实例(1)电解H2O：
2、2H2O2H2O2。(2)电解NaCl溶液：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。2电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。(3)电解原理实验探究以石墨作电极电解CuCl2溶液实验装置实验现象阴极：有红色固体析出阳极：产生黄绿色气体，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝反应方程式阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2总反应：CuCl2CuCl2电解原理图示(4)电解池构成条件 1电解食盐水得到的产物是什么？反应中能量是如何转化的？提示：电解食盐水制得NaOH、Cl2和H2。反应中能量的转化形式是电能转化
3、为化学能。2用石墨作电极电解CuCl2溶液，通电后溶液中的离子如何移动？其中阳极和阴极发生反应的类型是什么？提示：通电后，阴离子(如Cl)向阳极移动，阳离子(如Cu2)向阴极移动。电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。3以石墨为电极电解CuCl2溶液时，为什么会生成Cu和Cl2?提示：溶液中存在Cu2、H、Cl和OH四种离子，离子在电极上能否发生氧化还原反应，主要取决于离子得失电子的能力。因得电子能力Cu2H，失电子能力ClOH，故在阴极上有Cu生成，在阳极上有Cl2生成。1电解产物的判断“先看电极，再看顺序”(1)阳极若为活性电极(除Au、Pt外的其他金属)，则优先于溶液中的任何阴离子
4、失电子；阳极若为惰性电极，则失电子能力强的阴离子首先失电子。常见阴离子的放电顺序为S2IBrClOH。(2)不管阴极的电极材料如何，都只起传导电子的作用，所以在阴极上，一定是阳离子得电子。阳离子得电子顺序可依据金属活动性顺序确定，一般放电顺序：AgFe3Cu2H。2原电池与电解池电极的判断1用短线将下列电极与电极反应(或离子移动方向)连接起来。 解析：原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应；原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。答案：(1)A、D(2)B、C(3)B、C(4)A、D2.如图所示
5、是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是()Aa为负极、b为正极Ba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，氯离子浓度不变解析：选C电流从电源的正极流出，因此a为电源正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极；电解CuCl2溶液电极反应为阳极(c电极)：2Cl2e=Cl2，阴极(d电极)：Cu22e=Cu，故C项正确。电解原理的应用1电镀(1)概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。(2)构成2制备活泼金属(写出化学方程式)(1)制取钠：2NaCl(熔融)2NaCl2。(2)制取镁：MgCl2(熔融)MgCl2。(3)制取铝：
6、2Al2O3(熔融)4Al3O2。3铜的电解精炼(1)图示(2)电极反应阳极：Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2等。阴极：Cu22e=Cu。(3)反应特点比铜活泼的金属：失去电子，以阳离子的形式留在电解液中。活动性比铜弱的金属：以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。电解过程中，CuSO4溶液的浓度逐渐减小，需及时补充。特别提醒在电解精炼铜时，由于在阳极上溶解的金属有Fe、Zn、Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据电子守恒原理可知，阳极产生的铜离子数目和阴极得电子变成单质铜的铜离子数目不相等，故电解液中Cu2的浓度减小。1下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是()A粗铜板作阳极B
7、电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生的反应为Cu22e=CuC粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D电解铜的纯度可达99.95%99.98%解析：选C阳极泥是金、银等比铜活泼性差的金属的沉积物。2下列金属只能采用电解法冶炼的是_。FeNaAgCuCaHg解析：对于像K、Ca、Na、Mg、Al这样活泼的金属，很难找到一种合适的还原剂从化合物中将其还原出来，电解法几乎是唯一可行的方法。答案：三级训练节节过关1下列过程中发生的能量变化属于电能转化为化学能的是()A甲烷燃烧B燃料电池供电C电解水制氢气 D风力发电解析：选CA项属于化学能转化为热能和光能；B项属于化学
8、能转化为电能；C项为电能转化为化学能；D项为风能转化为电能。2实验室电解饱和食盐水，下列说法正确的是()A可以用Fe作阳极B阳极产生Cl2C阳极发生还原反应D酚酞溶液在阳极区显红色解析：选B阳极应为惰性电极(碳棒)，不能用Fe作阳极，Fe作阳极发生反应：Fe2e=Fe2。当用碳棒作阳极时，阳极发生反应为2Cl2e=Cl2，该反应为氧化反应，阴极反应为2H2e=H2，在阴极区附近呈碱性(酚酞变红)。3下列描述中，不符合生产实际的是()A电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C电解饱和食盐水制烧碱，用铁作阴极D在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析：选AA项，用铁作阳极，则电
9、极本身被氧化，错误；B项，电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极，用粗铜作阳极，正确；C项，电解饱和食盐水制烧碱，用铁作阴极，正确；D项，在镀件上电镀锌，用锌作阳极，镀件作阴极，含有Zn2的溶液为电解质溶液，正确。4以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是()电能全部转化为化学能粗铜接电源正极，发生氧化反应溶液中Cu2向阳极移动利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属A BC D解析：选D电解精炼铜过程中电能转变为化学能的同时，部分电能转化为热能，A错误；电解精炼铜时，粗铜作阳极，发生氧化反应，B正确；电解过程中Cu2向阴极移动，C错误；粗铜
10、中Ag、Pt、Au放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，D正确。5如图所示，A、B两个装置中的两个烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B两个装置中属于原电池的是_(填标号，下同)，属于电解池的是_。(2)A池中Zn是_极，Cu极发生_反应。(3)B池中C是_极，发生_反应，电极反应式为_。解析：判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源，有则为电解池，无则为原电池。由此可知A为原电池，B为电解池。A中Zn作负极；Cu为正极，电解液中阳离子在正极上得电子被还原，发生反应为Cu22e=Cu。B中C是阴极，发生还原反应，溶液中的H和Cu2均移向阴极，但因盐溶液中阳离子得电子能力
11、Cu2H，因而发生还原反应Cu22e=Cu。答案：(1)AB(2)负还原(3)阴还原Cu22e=Cu1在原电池和电解池的电极上所发生的反应，属于氧化反应的是()A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应解析：选C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应为氧化反应，原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应为还原反应。2关于铜电极的叙述中不正确的是()A铜锌原电池中铜是正极B在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C用电解法精炼铜时粗铜作阳极D在电解饱和食盐水的装置中可用铜作阳极，且电极产物是C
12、l2解析：选DA项，在铜锌原电池中，锌比铜活泼，锌是负极，铜是正极，正确；B项，电镀时，一般用镀层金属作阳极，正确；C项，用电解法精炼铜时粗铜作阳极，正确；D项，在电解饱和食盐水的装置中应选用惰性电极作阳极，错误。3关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是()A都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B电解液的成分都保持不变C阳极反应都只有Cu2e=Cu2D阴极反应都只有Cu22e=Cu解析：选DA项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，有比铜活泼的金属杂质(如锌)放电，则阳极还会发生反应Zn2e=Zn2。4下列说法不正确的是()A不能自发进行的氧化还原反应，也可以通过电解来实
13、现B电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化C电解池和原电池中均发生氧化还原反应D电解、电离、原电池均需要通电解析：选D通过电解可使非自发进行的氧化还原反应得以发生，A正确；电解质溶液导电过程中两电极发生氧化还原反应，而金属导电未发生化学变化，B正确；电解池和原电池中均发生氧化还原反应，C正确；只有电解时需外加直流电源，而电离是电解质离解成自由移动离子的过程，原电池因发生自发的氧化还原反应产生电流，D错误。5用Pt作电极电解下列某种溶液，当阳极生成112 mL气体时，阴极上析出0.64 g金属，则该电解池中溶质可能是()ACuSO4BMgSO4CAl2(SO4)3 DNa2SO4解析：选A
14、因Mg2、Al3、Na的氧化性弱于H，故水溶液中三种离子不放电，即不会析出金属，只有A能析出金属Cu，正确。6关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是()A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈中性解析：选BA项，阴极产物是H2和NaOH，错误；B项，阳极产物是Cl2，滴入KI溶液，Cl2能将I氧化为I2而使得溶液呈棕色，正确；C项，阴极产物是H2和 NaOH，该极附近的溶液显碱性，滴入酚酞溶液，溶液呈红色，错误；D项，电解中产物有NaOH，
15、溶液显碱性，错误。7若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是()将铜片接在电池的正极上将银片接在电源的正极上需用CuSO4溶液作电解液在银片上发生的反应是4OH4e=O22H2O需用AgNO3溶液作电解液在铜片上发生的反应是Age=AgA BC D解析：选D若在铜片上镀银，铜片作阴极，银片作阳极，即铜片接电源负极，银片接电源正极，错误，正确；电解液中应含有Ag，错误，正确；银片上发生的反应是Age=Ag，错误；铜片上发生的反应是Age=Ag，正确。8电解CuSO4溶液时，若要求达到如下三点要求：阳极质量减小，阴极质量增加；电解液中c(Cu2)不变，则可选用的电极是()A纯铜作阳极，含Zn、Ag的铜合
16、金作阴极B含Zn、Ag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(Pt)作阴极解析：选A据题意知应用纯铜作阳极，反应为Cu2e=Cu2；纯铜(或铜合金)作阴极，反应为Cu22e=Cu，这样电解质溶液中c(Cu2)保持不变，A正确。B项中在阳极除了Cu失电子外，还会发生Zn2e=Zn2，但阴极只有Cu22e=Cu的反应，故c(Cu2)会减小；C项阳极Fe2e=Fe2，阴极Cu22e=Cu，c(Cu2)浓度减小，错误；D项，阳极质量不变，错误。9.按如图所示装置，以石墨为电极电解氯化铜溶液。(1)阴极为_，阳极为_(填写“A”或“B”)。(2)在阴极发生反应的
17、微粒为_，电极反应式为_，现象为_。(3)在阳极发生反应的微粒为_，电极反应式为_，现象为_。答案：(1)BA(2)Cu2Cu22e=Cu有红色固体析出(3)Cl2Cl2e=Cl2产生黄绿色气体10.电解原理在化学工业中被广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解质溶液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：(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溶液，则电解池中X极上的电极反应式为_，在X极附近观察到的现象是_。Y极上的电极反应式为_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)若用电解法精炼粗铜，电解质溶液a选用CuSO4溶液，则X
18、极的材料是_，电极反应式为_。Y极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)解析：(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的极为阳极，所以X极为阴极，Y极为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。(2)电解精炼铜时，用含杂质的铜作阳极，精铜作阴极。反应过程中阳极上铜以及比铜活泼的金属失去电子，成为离子进入溶液，活泼性比铜弱的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得到电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得到电子。根据题图
19、，X为阴极，Y为阳极。所以X极的材料是精铜，电极反应：Cu22e=Cu；Y极的材料是粗铜，电极反应：Cu2e=Cu2。答案：(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y极附近，试纸变为蓝色(2)精铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu21能用电解原理说明的问题是()电解是把电能转化为化学能电解是化学能转化成电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生A BC D解析：选D电解是把电能转化为化学能，正确；电解质溶液导电实质是电解，属于化学变化，金属导电是物理变化
20、，正确；通过电解，可以实现不能自发进行的氧化还原反应，正确；电解时，必然发生氧化还原反应，正确。2化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()A氯碱工业电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e=4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为Cu2e=Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e=Fe2解析：选A氢氧燃料电池在负极反应的物质是氢气，B错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，粗铜逐渐溶解，与电源负极相连的是纯铜，Cu2在纯铜上被还原析出，C错误；钢铁腐蚀时，Fe在负极被氧化，D
21、错误。3在铁制品上镀上一定厚度的铜层，以下设计方案正确的是()A铜作阳极，镀件作阴极，溶液中含有铜离子B铁作阴极，镀件作阳极，溶液中含有铜离子C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D铜用阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子解析：选A在铁制品上镀铜，需要将铁制品作阴极，铜作阳极，溶液中含有铜离子，A项正确。4下列叙述正确的是()A电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极B氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl2C氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O24H4e=2H2OD工业冶炼金属铝的方法是电解熔融的氯化铝解析：选CA项，电镀时，通常把待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，
22、错误；B项，氯碱工业是电解氯化钠溶液，错误；C项，氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，发生还原反应，电极反应为O24H4e=2H2O，正确；D项，工业冶炼金属铝的方法是电解熔融的氧化铝，氯化铝在熔融状态下不能导电，错误。5下列图示中关于铜电极的连接错误的是()解析：选CA项，该原电池中，较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，正确；B项，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，正确；C项，电镀铜时，镀层金属铜作阳极，镀件作阴极，错误；D项，电解氯化铜溶液时，惰性电极作阳极，正确。6.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，总
23、反应方程式为CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石墨电极质量不变D整个电解过程中，H的浓度不断增大解析：选B铜作阳极：Cu2e=Cu2，铜电极上无H2产生，A错误；石墨作阴极：2H2e=H2，所以总方程式为CuH2SO4CuSO4H2；电解一定时间后，溶液中Cu2浓度增大，并不断向阴极定向移动，故石墨电极上有铜析出，B正确、C错误；在电解开始阶段，2H2e=H2，H的浓度不断减小，D错误。7Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示，电解总反应为2CuH2OCu2OH2。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
24、电源的负极D当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成解析：选A由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H发生还原反应，电极反应为2H2e=H2，A项正确；阳极与电源的正极相连，C项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D项错误。8如图所示，用石墨作电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是()AM极是电解池的阴极B溶液中的阴离子向N极移动CM极上放出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D在M、N两极流过0.4 mol电子时，N极上会增重6
25、.4 g解析：选CA项，电解池中电源正极连接阳极，故M为阳极，N为阴极，错误；B项，阴离子向阳极移动，错误；C项，阳极反应2Cl2e=Cl2，然后发生反应Cl22I=I22Cl，生成的碘遇淀粉变蓝色，正确；D项，Cu22e=Cu，n(Cu)0.5n(e)0.50.4 mol0.2 mol，故m(Cu)0.2 mol64 gmol112.8 g，错误。9如图所示甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：(1)若两池中电解质溶液均为CuSO4溶液，反应一段时间后：有红色物质析出的是甲池中的_棒，乙池中的_棒。甲池中负极的电极反应式是_。(2)若两池中电解质溶液均为饱和NaCl溶液：写出乙池
26、中总反应的离子方程式：_。乙池碳棒上电极反应属于_(填“氧化反应”或“还原反应”)。解析：由是否有外加电源推出甲为原电池，乙为电解池。(1)若两池中电解质溶液均为CuSO4溶液，则有：甲：负极(Fe)Fe2e=Fe2正极(C)Cu22e=Cu乙：阳极(C)4OH4e=O22H2O阴极(Fe)2Cu24e=2Cu(2)若电解质溶液均为NaCl溶液，则有：甲：负极(Fe)2Fe4e=2Fe2正极(C)O22H2O4e=4OH(考虑了溶液中溶解的氧气)乙：阳极(C)2Cl2e=Cl2阴极(Fe)2H2e=H2答案：(1)碳铁Fe2e=Fe2(2)2Cl2H2OCl2H22OH氧化反应10早在1807
27、年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠，4NaOH(熔融)4NaO22H2O；后来盖吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠，反应原理为3Fe(s)4NaOH(l)Fe3O4(s)2H2(g)4Na(g)。据此，回答下列问题：(1)电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为_。(2)若戴维法与盖吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数之比为。(3)目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图)，电解槽中石墨极为极，铁为极。解析：(1)电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为4OH4e=2H2OO2。(2)戴维法生成1 mol Na，转移电子1 mol；而盖吕萨克法：3Fe(s)4NaOH(l)Fe3O4(s)2H2(g)4Na(g)，由于该反应还原产物有Na和H2，则生成1 mol Na转移电子0.52112 mol，所以电子总数之比为12。答案：(1)4OH4e=2H2OO2(2)12(3)阳阴