高三化學教案 電解原理
高三化學教案 電解原理
電解原理
考點1 電解池的構成和電解的基本原理
1.(1)電解的反應原理：在 時在陰、陽兩極發生氧化還原反應。
(2)電解池：一種把 的裝置
(3)電解的電路工作原理：導線上(外電路)電子從電源的負極流出經導線流向電解池的陰極，電解池的陽極上產生電子經導線流入電源的正極。溶液中(內電路)陰離子移向 ，失去電子，陽離子移向 ，得到電子。
2.電解池的構成：
① 、導線 ②兩個電極(金屬或非金屬導體) ③電解質溶液(或熔融的電解質)
特別提醒：電解池的陰陽極由電源的正負級決定
3.電解原理：
以惰性電極(C、Pt)電解CuCl2溶液為例：
[例1] 能用電解原理說明的問題是 ( )
①電解是電能轉變成化學能;②電解是把化學能轉變為電能;③電解質溶液的導電是化學變化,金屬的導電是物理變化;④不能自發進行的氧化還原反應,通過電解的原理可以實現;⑤任何溶液被電解時必然會導致氧化還原反應的發生
A.①②③④ B.②③⑤ C.③④ D.①③④⑤
[解析]電解質溶液導電時,溶液中的陰陽離子分別向陽極和陰極移動,在兩個電極上得失電子,發生氧化還原, 所以電解質溶液的導電過程就是電解過程，此時電源提供電能,把不能自發進行的氧化還原反應轉變成現實。金屬的導電只是自由電子的定向移動不存在電子得失沒有新物質產生，是一種物理過程。
【答案】D
[方法技巧]組合式選擇題可以通過排除法進行選擇。②和①中只有一個說法是正確的，根據電解原理①是正確的。
考點2電極反應式的書寫及溶液濃度和PH的變化
1.離子放電順序的判斷
陽離子在陰極得電子順序與 相反
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陰離子在陽極失電子順序
金屬陽極>S2->SO32->I->Br->Cl->OH->高價含氧酸根離子>O2->F
特別提醒：要注意在水溶液中有些離子不發生放電
2.電極產物的判斷
陽極:①根據電極的類型(活潑金屬和惰性電極金屬);②根據 順序.
陰極:根據 順序
3.用惰性電極電解電解質溶液的規律
電解水型：
電極反應：陰極 4H++4e-=2H2↑;陽極 4OH--4e-=2H2O+O2↑
總反應式：
包括高價含氧酸(H2SO4、HNO3)、強堿[NaOH、Ba(OH)2] 、活潑金屬的高價含氧酸鹽[Na2SO4、K2CO3、Al2(SO4)3]。
(1)分解電解質型：
電極反應式：陰極：amMn++mnae-=amM 陽極：anYm--mnae-=nYa
包括無氧酸(除HF) 、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液(如CuCl2)
(2)放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸(除氟化物)鹽(如NaCl、MgBr2)溶液的電解
以NaCl溶液為例：
電極反應式：陰極 2H++2e-=H2↑;陽極 2Cl--2e-=Cl2↑
總反應式：
陰極由于H+放電，破壞了水的電離平衡，水的電離程度增大，電極附近溶液中OH-濃度增大，溶液pH值增大，整個電解質溶液堿性增強，pH值增大。
(3)放氧生酸型： (如CuSO4、AgNO3)溶液的電解
以CuSO4溶液為例：
電極反應式：陰極 2Cu2++4e-=2Cu;陽極 4OH--4e-=O2↑+2H2O
總反應式：
陽極由于OH-放電，破壞了水的電離平衡，水的電離程度增大，電極附近溶液中H+濃度增大，溶液pH值減小，整個電解質溶液酸性增強，pH值減小
4.電極方程式的書寫和總的離子反應式的書寫
電極方程式是以實際反應的微粒符號來表示的，當水中的氫離子或氫氧根離子參加反應時，在電極反應式中表示時就以H+或OH-表示。
總的離子反應式表示時要注明反應條件-電解，總式的書寫要符合離子方程式的書寫要求。
[例2] (2007年高考江蘇卷，電解)某同學按圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法正確的是( )
(A)電解過程中，銅電極上有H2產生
(B)電解初期，主反應方程式為：Cu+H2SO4 CuSO4+H2↑
(C)電解一定時間后，石墨電極上有銅析出
(D)整個電解過程中，H+的濃度不斷增大
[解析] 陽極為銅電極，始終為Cu失電子變為Cu2+,故A錯;陰極為石墨，先是H+得電子放出H2，后是Cu2+得電子析出Cu，故BC對，在電解過程中消耗H+，因此濃度變小，故D錯。
【答案】BC。
[方法技巧]要學會根據放電順序來分析電極反應，從而解答相關問題。
考點3：電解原理的有關應用。
1.電解精煉銅
(1)裝置組成
①電極材料： 與電源的正極相連作陽極， 與電源負極相連作陰極
②電解質溶液：用 作電解液
③反應原理：陽極銅以及比銅活潑的雜質金屬鋅、鐵、鎳等失電子被氧化，轉化成離子進入溶液中，不活潑金屬如金和銀等沉積在陽極下面形成陽極泥，陰極Cu2+得電子被還原在陰極上析出，其它如Zn2+、Fe2+留在溶液中。
④特征：電解精煉過程中CuSO4溶液的濃度幾乎不變，產品純度高。
2.電鍍
(1)裝置組成：
①電極材料： (如精銅)與電源的正極相連作陽極， (如鐵制品)與電源負極相連作陰極
②電解質溶液：用含 的電解質配成溶液(如CuSO4溶液加一些氨水)作電鍍液
(2)反應原理：陽極鍍層金屬(銅)失電子被氧化，轉化成離子進入溶液中，陰極鍍層金屬離子Cu2+得電子被還原在陰極上析出。
(3)特征：電鍍過程中電解質CuSO4溶液的濃度幾乎不變。
3.氯堿工業
工業上用電解飽和食鹽水的方法來制取燒堿、氯氣和氫氣，并以它們為原料進一步生產一系列化工產品,稱氯堿工業。
(1) 離子交換膜法電解池的組成：
以石墨為陽極，以鋼棒為陰極,精制的飽和食鹽水為電解質溶液，用陽離子交換膜將電解槽隔成陰極室和陽極室。
(2) 電解飽和食鹽水的反應機理：
電極反應式：陰極 ;陽極
總反應式：
陽極 陰極產物
在上述反應中，由于H+在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進了水的電離，結果陰極區溶液中OH-濃度增大而呈堿性。
(3) 電解用飽和食鹽水的精制
基本步驟：
(4) 陽離子交換膜的作用
將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子(Na+)通過，而且阻止陰離子(Cl-、OH-)和氣體通過。這樣既可以防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質量。
[例3] (09廣州市高三調研測試)下列關于銅電極的敘述正確的是 學科網
A.銅鋅原電池中銅電極上發生氧化反應 學科網
B.電解飽和食鹽水制燒堿時，用銅作陽極 學科網
C.電解法精煉銅時，粗銅連接電源的正極 學科網
D.電鍍銅和精煉銅時，均用純銅作陰極 學科網
[解析] 銅鋅原電池中銅電極為正極，發生還原反應;電解飽和食鹽水制時，陽極為石墨;電解法精煉銅時，粗銅作陽極被氧化，純銅作陰極，故C正確;電鍍銅時，銅作陽極被氧化而進入溶液中。
【答案】C
[規律總結] 電解精煉鎳的化學原理類似電解精煉銅，要熟悉電解精煉銅的有關知識。
參考答案
考點1 電解池的構成和電解的基本原理
1. 電流通過、電能轉化成化學能、陽極、陰極
2. 外接電源
考點2 電極反應式的書寫及溶液濃度和PH的變化
1.金屬活潑性
2.陰離子放電、陽離子放電
3.不活潑金屬的高價含氧酸鹽
考點3 電解原理的有關應用
1. 粗銅、純銅、CuSO4溶液
2.鍍層金屬、待鍍金屬制品、鍍層金屬離子
3.2H++2e-=H2↑;2Cl--2e-=Cl2↑
(責任編輯：郭峰)
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