北京四中網(wǎng)校2013年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 電解原理知識(shí)導(dǎo)學(xué)

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1、電解原理 　　[重點(diǎn)難點(diǎn)] 　　1．理解電解的基本概念和原理。 　　2．了解銅的電解精煉、電鍍銅。 　　3．會(huì)寫(xiě)電極反應(yīng)式、電解方程式，掌握圍繞電解的計(jì)算。 　　[知識(shí)點(diǎn)講解] 　?。刍A(chǔ)知識(shí)導(dǎo)引］ 　　1．電解 電解CuCl2 　　使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。如用惰性電極電解CuCl2溶液時(shí)，電極反應(yīng)式： 　　陽(yáng)極 2Cl——2e—=Cl2↑（氧化反應(yīng)） 　　陰極 Cu2++2e—=Cu（還原反應(yīng)） 　　電解方程式為：CuCl2Cu+Cl2↑ 　　2．電解池 　　把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。 電

2、解池與直流電源的連接 　　其中跟直流電源或原電池的負(fù)極相連的電極是電解池的陰極；跟直流電源或原電池的正極相連的電極是電解池的陽(yáng)極。 　　3．銅的電解精煉和電鍍銅 　?、陪~的精煉 　　以粗銅做陽(yáng)極，精銅做陰極，硫酸銅（加入一定量的硫酸）做電解液，如圖： 電解精煉銅原理 　　兩極反應(yīng)式如下： 　　陽(yáng)極Cu—2e—＝Cu2+ 　　陰極Cu2++2e—=Cu 　?、齐婂冦~ 　　電鍍銅和精煉銅的原理是一致的，但陰、陽(yáng)兩極材料略有差別： 　?、倬珶掋~時(shí)，粗銅板作陽(yáng)極，純銅片作陰極，用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作電解液。 　　②電鍍銅時(shí)，鍍層金屬(銅片)作陽(yáng)極，待鍍

3、件(鐵片)作陰極，用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)(CuSO4)配成電鍍液。 鍍銅 　?。壑攸c(diǎn)難點(diǎn)點(diǎn)撥］ 　　一、電解原理 　　1．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電 　　我們知道，金屬導(dǎo)電時(shí)，是金屬內(nèi)部的自由電子發(fā)生的定向移動(dòng)，而電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電不同。 　　通電前電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子在溶液中自由地移動(dòng)；通電后在電場(chǎng)的作用下，這些自由移動(dòng)的離子改作定向移動(dòng)，帶負(fù)電荷的陰離子由于靜電作用向陽(yáng)極移動(dòng)，帶正電荷的陽(yáng)離子則向陰極移動(dòng)，并在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。我們把： 　　借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池。 　　電解池中與直流電源

4、負(fù)極相連的電極叫陰極，與直流電源正極相連的電極叫陽(yáng)極。 　　物質(zhì)能否導(dǎo)電是由其內(nèi)部能否形成定向移動(dòng)的自由電荷所決定的，對(duì)金屬就是自由電子，而對(duì)電解質(zhì)溶液就是自由移動(dòng)的陰陽(yáng)離子。 　　2．電解 　?。?）概念： 　　使電流流過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫電解。 　?。?）電子流動(dòng)的方向： 　　電子從外接直流電源的負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線到達(dá)電解池的陰極，電解池溶液中的陽(yáng)離子移向陰極，并在陰極獲得電子而被還原，發(fā)生還原反應(yīng)；與此同時(shí)，電解池溶液中的陰離子移向陽(yáng)極，并在陽(yáng)極上失去電子（也可能是陽(yáng)極很活潑而本身失去電子）而被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。這樣，電子又從電解池的

5、陽(yáng)極流出，沿導(dǎo)線而流回外接直流電源的正極。 　?。?）電極反應(yīng)的類型： 　　陽(yáng)極反應(yīng)為氧化反應(yīng)，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故而陰極處于被保護(hù)的狀態(tài)，而陽(yáng)極則有可能被腐蝕。 　　3、電極名稱的進(jìn)一步理解 　　原電池： 　　根據(jù)電子流動(dòng)的方向可以把電極分成正、負(fù)極。流出電子的電極（或發(fā)生氧化反應(yīng)的電極）為負(fù)極、流入電子的電極為（或發(fā)生還原反應(yīng)的電極）正極； 　　電解池： 　　根據(jù)離子的遷移方向可以把電極分成陽(yáng)極、陰極。陽(yáng)離子移向的電極（或與直流電源負(fù)極相連的電極）為陰極、陰離子移向的電極（或與直流電源正極相連的電極）為陽(yáng)極。 　?、旁谠姵刂?，稱正極、負(fù)極，其中負(fù)極流出電子

6、 　?、圃陔娊獬刂?，稱陽(yáng)極、陰極，其中陰極流入電子 　?、请娊獬氐年?yáng)極與原電池的正極相連，電解池的陰極與原電池的負(fù)極相連 　　4、電極反應(yīng)式和電解方程式的書(shū)寫(xiě) 　　<1>化學(xué)變化的表示表示方法 　　為了表示化學(xué)變化的不同側(cè)面，化學(xué)變化主要用化學(xué)方程式表示。具體分類如下： 　?、牛ㄆ胀ǎ┗瘜W(xué)方程式 　?、蒲趸€原方程式（標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向、數(shù)目等） 　?、请x子方程式 　　⑷電離方程式 　?、伤夥匠淌? 　?、薀峄瘜W(xué)方程式（標(biāo)明反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的熱效應(yīng)） 　?、穗姌O反應(yīng)式 　　⑻電解方程式 　　<2>電極反應(yīng)式與電解方程式的書(shū)寫(xiě) 　　

7、書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)，首先要搞清楚電極材料，然后分析溶液中離子情況，再根據(jù)陰、陽(yáng)極放電的規(guī)律，得出相應(yīng)的結(jié)論。 　　電解過(guò)程總反應(yīng)方程式叫電解方程式(指電解時(shí)總的化學(xué)方程式或離子方程式)。要正確書(shū)寫(xiě)電解方程式，首先要正確寫(xiě)出電極反應(yīng)式，然后分析參加電極反應(yīng)的離子來(lái)自何種物質(zhì)，這樣才能正確寫(xiě)出反應(yīng)物、生成物，配平且在等號(hào)上方注明“電解”或“通電”。 　　書(shū)寫(xiě)的具體步驟： 　?、畔炔殛?yáng)極電極材料和確定溶液中的離子種類 　　如用C電極電解CuSO4溶液：溶液中有CuSO4=Cu2++SO42—；H2O H++OH-。 　　溶液中存在Cu2+、H+、OH—、SO42—共4種離子。 　?、朴煞烹?/p>

8、順序確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng) 　　C電極為惰性電極，不參加反應(yīng)。 　　放電能力　 Cu2+＞H+　 Cu2+放電生成Cu 　　OH—＞SO42—，OH—放電生成O2 　　電極反應(yīng)： 　　陰極　2Cu2++4e—=2Cu 　　陽(yáng)極　4OH—-4e—＝2H2O+O2↑ 　　溶液中余下的H+和SO42—結(jié)合成新物質(zhì)H2SO4。 　　⑶由電極反應(yīng)產(chǎn)物，寫(xiě)出總反應(yīng)式――電解方程式 　　如上述反應(yīng)中的反應(yīng)物為CuSO4和H2O，產(chǎn)物是Cu、O2和H2SO4，電解方程式為： 　　2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4 　　5、電離、水解和電解的比較 　 發(fā)生條件 變化

9、實(shí)質(zhì) 實(shí)　　例 　 電　　離 ①適用于電解質(zhì) ②在溶液或熔化狀態(tài)中發(fā)生 電解質(zhì)分離成自由移動(dòng)的離子（在水溶液中形在水合離子） CuSO4=Cu2++SO42- ①電離是鹽類發(fā)生水解反應(yīng)和電解反應(yīng)的先決條件 ②電解要通入直流電才能發(fā)生 ③一般說(shuō)，鹽類的水解反應(yīng)是可逆的、微弱的；其他物質(zhì)（如CaC2、醇鈉、鹵代烴、酯、多糖、蛋白質(zhì)等）的水解程度與物質(zhì)自身有關(guān)。 水　　解 ①與水電離產(chǎn)生的H+或OH-結(jié)合成難電離物質(zhì)等 ②在水溶液中發(fā)生 組成鹽的酸根陰離子或金屬陽(yáng)離子（包括NH4+）和水電離出的H+或OH—結(jié)合成弱電解質(zhì) CN-+H2OHCN+OH- Cu2++2H2

10、OCu(OH)2+2H+ 電　　解 ①只有電解質(zhì)處于熔融狀態(tài)或溶液中才能發(fā)生 ②要通入直流電，才發(fā)生電解 在直流電作用下，組成電解質(zhì)的陰、陽(yáng)離子（或水中的H+、OH—）在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng) 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 　　6、電離方程式、離子方程式和電極反應(yīng)式、電解方程式的比較 　 表示內(nèi)容 書(shū)寫(xiě)特點(diǎn) 實(shí)　　例 電離方程式 表示電解質(zhì)在熔融狀態(tài)或溶液中的離解的式子 強(qiáng)電解質(zhì)完全電離，用“=”表示，弱電解質(zhì)不完全電離，用“”表示。多元酸、堿分步電離分步書(shū)寫(xiě)（中學(xué)階段中多元弱堿的電離可一步書(shū)寫(xiě)） NaHSO4=Na++H++SO42-

11、H2S+H2OH3O++HS- HS-+H2OH3O++S2- NaHCO3=Na++HCO3- HCO3-H++CO32- Al(OH)3Al3++3OH- 離子方程式 表示弱電解質(zhì)等在溶液中的反應(yīng)。可以表示同一類的反應(yīng) 反應(yīng)物、生成物中易溶且易電離的寫(xiě)離子形式（包括弱酸、弱堿、難電離物質(zhì)等）；其他物質(zhì)寫(xiě)分子式。方程式兩邊原子個(gè)數(shù)和電荷均應(yīng)守恒，固態(tài)物質(zhì)間反應(yīng)不用離子方程式表示（濃溶液間的反應(yīng)一般也不用） NH4++OH-NH3↑+H2O NH4++OH- NH3·H2O Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+ Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ Fe3++3SCN

12、-=Fe(SCN)3 2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O CH3CH2Cl+OH- CH3CH2OH+Cl- C6H5O-+CO2+H2O C6H5OH+HCO3- CH3COOCH2CH3+OH- CH3COO-+CH2CH3OH CaC2+2H2O Ca2++2OH-+C2H2↑ 4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ 電極反應(yīng)式 表示原電池或電解池中的電極反應(yīng) 要注明電極名稱，得（失）電子數(shù) ①用惰性電極電解CuSO4溶液 陽(yáng)極 4OH-—4e-=2H2O+O2↑ 陰極　 Cu2++2e-=Cu ②鋼鐵的吸氧腐蝕（鐵本身是活潑電

13、極，參加反應(yīng)） 負(fù)極Fe—2e—=Fe2+ 正極O2+2H2O+4e-=4OH- ③電解飽和食鹽水（用惰性電極） 陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑ 陰極：2H++2e-=H2↑ 電解方程式 表示電解時(shí)物質(zhì)變化的化學(xué)方程式 條件是“電解” 用惰性電極電解硫酸銅時(shí)： 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑ 用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)： 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 　　7、原電池、電解池和電鍍池的比較 　 原電池 電解池 電鍍池 定　　義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 應(yīng)用電解原理在某些金屬或非金

14、屬表面鍍上一層其他金屬合金的裝置 裝置舉例 形成條件 ①活動(dòng)性不同的兩電極（連接） ②電解質(zhì)溶液（電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)） ③形成閉合回路 ①兩電極接直流電源 ②兩電極插入電解質(zhì)溶液 ③形成閉合回路 ①鍍層金屬接電源正極，鍍件接電源負(fù)極 ②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱 負(fù)極 較活潑金屬（電子流出的極） 正極 較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬（電子流入的極） 陰極 與電源泉負(fù)極相連的極 陽(yáng)極 與電源正極相連的極 名稱同電解池的命名，但有限制 陽(yáng)極 必須是鍍層金屬 陰極 鍍件 電極反應(yīng) 負(fù)極 氧化反應(yīng)；金屬或還原性氣體失電子 正極

15、還原反應(yīng)；溶液中的陽(yáng)離子得電子或者氧化性氣體得電子（吸氧腐蝕） 陽(yáng)極 　氧化反應(yīng)；溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子 陰極　 還原反應(yīng)；溶液中的陽(yáng)離子得電子 陽(yáng)極 金屬電極失電子 陰極 電鍍液中陽(yáng)離子得電子 電子流向 外電路： 外電路： 同電解池 能量轉(zhuǎn)變 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 裝置特點(diǎn) 無(wú)外接直流電源 有外接直流電源 有外接直流電源，陽(yáng)極為活潑金屬且與電解液中陽(yáng)離子為同一金屬 相似之處 均能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且同一裝置中兩個(gè)電極在反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子總數(shù)相等。 舉　　例 ⑴銅鋅原電池；⑵氫氧燃燒電池

16、 ⑴氯堿工業(yè)裝置；⑵電解精煉銅 鍍鋅裝置 　　8、電解時(shí)電極放電順序的判斷 　　離子在電極上得失電子的能力與離子的性質(zhì)、溶液的濃度和溫度、電流的大小、電極的材料及電極間的距離等都有關(guān)系。中學(xué)階段我們一般只討論電極材料的性質(zhì)、離子的氧化性強(qiáng)弱和還原性強(qiáng)弱對(duì)它們得失電子能力的影響。 　　⑴陽(yáng)極放電順序 　?、倏措姌O，如果是活性電極（指金屬活動(dòng)順序表Ag及Ag以前的金屬）則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子。 　?、谌绻嵌栊噪姌O(Pt、Au、石墨)，則要再看溶液中的陰離子的失電子能力，此時(shí)根據(jù)陰離子放電順序加以判斷。 　　陰離子放電順序

17、： 　　S2—＞I—＞Br—＞Cl—＞OH—＞含氧酸根＞F—（實(shí)際上在水溶液中的電解，OH—后面的離子是不可能放電的，因?yàn)樗峁┑腛H—會(huì)放電） ⑵陰極放電順序 　　陰極本身被保護(hù)，直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序： 　　Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Mg2+（類似，在水溶液中的電解，H+后面的離子一般是不放電的，因?yàn)樗峁┑腍+會(huì)放電；離子的放電順序往往還與溶液的酸堿性、溫度、離子的濃度等有關(guān)） 　 　9、電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（惰性電極） 被電解的物質(zhì) 電解質(zhì)實(shí)例 陰　　極 陽(yáng)　　極 總方程式 溶液的pH

18、備注 H2O 強(qiáng)堿的含氧酸鹽Na2SO4 4H++4e—=2H2↑ 4OH——4e—=O2↑+2H2O 2H2O2H2↑＋O2↑ 不　　變 電解質(zhì)起導(dǎo)電作用，其量不變，水減少 含氧酸H2SO4 降　　低 強(qiáng)堿KOH 升　　高 電解質(zhì)自身 弱堿的非含氧酸鹽(氟化物除外)CuCl2 Cu2++2e—=Cu↓ 2Cl——2e—=Cl2↑ CuCl2Cu+Cl2↑ 具體看金屬陽(yáng)離子水解能力與生成的氣體溶于水后的反應(yīng)。此處Cl2溶于水的酸性強(qiáng)于Cu2+水解的酸性，所以pH下降 相當(dāng)于電解質(zhì)分解，水不參加反應(yīng) 非含氧酸（HF除外）HBr 2H++2e—=H2↑ 2

19、Br——2e—=Br2 2HBrBr2+H2↑ 升　　高 電解質(zhì)自身和水 強(qiáng)堿的非含氧酸鹽NaCl 2H++2e—=H2↑ 2Cl——2e—=Cl2↑ 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 升　　高 產(chǎn)生堿或酸 弱堿的含氧酸鹽CuSO4 Cu2++42e—=2Cu↓ 4OH——4e—=O2↑+2H2O 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑ 降　　低 　　10、電解質(zhì)溶液電解時(shí)（均為惰性電極），pH變化情況，電解液復(fù)原所需加入物質(zhì)及電解類型（與上面的9相互對(duì)照補(bǔ)充） 　　（1）分解水型： 　　含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽（如NaO

20、H、H2SO4、K2SO4等）的電解。 　　陰極：4H++4e-=2H2↑ 　　陽(yáng)極：4OH--4e-=O2↑+2H2O 　　總反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑ 　　陰極產(chǎn)物：H2；陽(yáng)極產(chǎn)物：O2。 　　電解質(zhì)溶液復(fù)原加入物質(zhì)：H2O。 　　pH變化情況：原來(lái)酸性的溶液pH變小，原來(lái)堿性的溶液pH變大，強(qiáng)酸（含氧酸）強(qiáng)堿的正鹽溶液pH不變。 　?。?）分解電解質(zhì)型： 　　無(wú)氧酸（除HF外）、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（氟化物除外）的電解，如HCl、CuCl2等。 　　陰極：Cu2++2e-=Cu 　　陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑ 　　總反應(yīng)：CuCl2Cu+C

21、l2↑ 　　陰極產(chǎn)物：酸為H2，鹽為金屬；陽(yáng)極產(chǎn)物：鹵素等非金屬單質(zhì)。 　　電解液復(fù)原加入物質(zhì)為原溶質(zhì)，如電解CuCl2溶液，需加CuCl2。 　　pH變化情況：如電解無(wú)氧酸溶液pH變大但不會(huì)超過(guò)7；如為鹽溶液的電解則視無(wú)氧酸根的情況而定（如：電解CuCl2溶液時(shí)，由于生成的Cl2溶于水產(chǎn)生的酸性強(qiáng)于Cu2+水解產(chǎn)生的酸性，所以pH下降；電解Na2S溶液時(shí)，由于生成NaOH使pH升高）。 　?。?）放氫生堿型： 　　活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（氟化物除外）溶液的電解，如NaCl、MgBr2等。 　　陰極：2H++2e-=H2↑ 　　陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑

22、 　　總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 　　陰極產(chǎn)物：堿和H2；陽(yáng)極產(chǎn)物：鹵素等非金屬單質(zhì)。電解飽和食鹽水的產(chǎn)物分別為NaOH和H2以及Cl2。 　　電解液復(fù)原加入物質(zhì)為鹵化氫。電解飽和食鹽水，要使電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入HCl。 　　pH變化情況：電解液pH顯著變大 　?。?）放氧生酸型： 　　不活潑金屬的含氧酸鹽溶液的電解，如CuSO4、AgNO3等。 　　陰極：2Cu2++4e-=Cu 　　陽(yáng)極：4OH--4e-=O2↑+2H2O 　　總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 　　陰極產(chǎn)物：析出

23、不活潑金屬單質(zhì)；陽(yáng)極產(chǎn)物是該鹽對(duì)應(yīng)的含氧酸和氧氣，本例中分別是Cu以及H2SO4、O2。 　　電解液復(fù)原加入物質(zhì)為不活潑金屬的氧化物（金屬價(jià)態(tài)與原鹽中相同）。如電解CuSO4溶液，復(fù)原需加入CuO。 　　pH變化情況：溶液pH顯著變小。 　　11、實(shí)驗(yàn)分析：電解CuCl2溶液 　　（1）電極材料 　　陰極可用惰性電極，甚至較活潑的金屬，但陽(yáng)極需使用惰性電極，否則會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解。 　　（2）惰性電極一般指金、鉑、石墨電極，而銀、銅等均是活性電極。 　　（3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：通電后，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，陰極石墨棒上析出一層紅色固體，陽(yáng)極表面有氣泡放出，可聞到刺激性

24、氣味。 　?。?）淀粉碘化鉀試紙的作用：檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物是否為Cl2。使用時(shí)應(yīng)先潤(rùn)濕并纏于玻棒端或用鑷子夾持，作用時(shí)間不宜太久，否則變藍(lán)后的試紙又會(huì)失去藍(lán)色。 　　12、電解原理的應(yīng)用 　?、怕葔A工業(yè) 　　如電解飽和食鹽水可制得NaOH、Cl2、H2，而電解稀NaCl溶液可制備NaClO。 　　2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 　?、齐婂儭?利用電解原理進(jìn)行設(shè)計(jì) 鍍　　件 　　電鍍與一般的電解本質(zhì)相同，但在電極材料、電極反應(yīng)（是同種金屬的得失電子，宏觀上無(wú)新物質(zhì)生成）、溶液濃度（電解過(guò)程濃度一般會(huì)發(fā)生變化，但電鍍則不變）的變化等均有差別。

25、　?、蔷珶掋~ 　?、入娊夥ㄒ睙捊饘? 　　一些較活潑的金屬常用電解的方法冶煉，如Na、Mg、Al等金屬（這是因?yàn)檫@些金屬的陽(yáng)離子的氧化性很弱，難以找到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還原劑，從這個(gè)意義上看，電源的負(fù)極是最強(qiáng)的還原劑）。 　　 　　例如：用石墨作電極電解熔融的氧化鋁 　?、僭稀?由鋁土礦提純得到純Al2O3 　　②設(shè)備　 　?、墼怼?在熔化條件下　 Al2O3=2Al3++3O2— 　　陰極　 4Al3++12e—=4Al 　　陽(yáng)極　 6O2——12e—=3O2↑ 　　總反應(yīng)式 　　注意： 　?、俦魅蹌档虯l2O3的熔點(diǎn)；②電解過(guò)程中，定期補(bǔ)

26、充陽(yáng)極碳?jí)K；③由鋁礬土制備純Al2O3。 　　二、銅的電解精煉 　　原理：電解時(shí)，用粗銅板作陽(yáng)極，與直流電源的正極相連；用純銅板作陰極，與電源的負(fù)極相連，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作電解液。 　　CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO、H+、OH-，通電后H+和Cu2+移向陰極，并在陰極發(fā)生Cu2++2e-=Cu；OH-和SO移向陽(yáng)極，但陽(yáng)極因?yàn)槭腔钚噪姌O故而陰離子并不放電，主要為陽(yáng)極（活潑及較活潑金屬）發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，陽(yáng)極反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+。 　　電解過(guò)程中，比銅活潑的Zn、Fe、Ni等金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽(yáng)離子而溶解，此時(shí)陰極

27、仍發(fā)生Cu2++2e-=Cu，這會(huì)導(dǎo)致電解液中硫酸銅的濃度不發(fā)生變化；Ag、Au不如Cu易失電子，Cu溶解時(shí)它們以陽(yáng)極泥形式沉積下來(lái)，可供提煉Au、Ag等貴金屬。 　　結(jié)論：該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了提純銅的目的。 　　三、電鍍銅 　　1．原理： 　　電鍍時(shí)，一般都是用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液；把待鍍金屬制成品浸入電鍍液中與直流電源的負(fù)極相連，作為陰極，而用鍍層金屬為陽(yáng)極，陽(yáng)極金屬溶解在溶液中成為陽(yáng)離子，移向陰極，并在陰極上被還原成金屬析出。 　　電鍍銅規(guī)律可概括為“陽(yáng)極溶解，陰極沉積，電解液不變”。 　　工業(yè)上電鍍常使用有毒電鍍液，因此電鍍廢水應(yīng)回收有用物質(zhì)、降低

28、有害物質(zhì)含量后，達(dá)標(biāo)排放，以防污染環(huán)境。 　　2．實(shí)驗(yàn)分析：電鍍銅實(shí)驗(yàn) 　?。?）待鍍件需酸洗去除表面的銹。 　?。?）電鍍液CuSO4中加氨水制成銅氨溶液以降低Cu2+濃度使鍍層光亮。 　　[典型例題剖析] 　　例1．用兩支惰性電極插入500mL的AgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解質(zhì)溶液的pH由6.0變?yōu)?.0時(shí)（設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略），則電極上析出銀的質(zhì)量是（　 ） 　　A．27mg　　 　　B．54mg　　 　　C．108mg　　 　　D．216mg 　　[分析] 　　根據(jù)離子放電順序，先寫(xiě)出兩極的電極反

29、應(yīng)式： 　　陽(yáng)極：4OH--4e-=O2↑+2H2O　 ① 　　陰極：4Ag++4e-=4Ag　　　 ?、? 　　其中OH-來(lái)自水，所以總的電解反應(yīng)式：4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ 　　或4AgNO3+2H2O4Ag+ O2↑+4HNO3 　　因?yàn)橛蠬NO3生成，所以pH要變小。生成HNO3的物質(zhì)的量為(10-3-10-6)×0.5≈0.5×10-3mol，所以析出銀的質(zhì)量為0.5×10-3mol×108g/mol=54mg 　　答案：B 　　例2．如圖所示A為一張浸透淀粉碘化鉀溶液并滴有酚酞試劑的濾紙，a、b為兩張緊貼在濾紙上的鉑片，并用導(dǎo)線和直流電源M、N

30、兩極相連接，通電后，在a周圍觀察到無(wú)色溶液變?yōu)樗{(lán)色。 　?。?）電源哪一個(gè)極是正極？哪極是負(fù)極？ 　?。?）b周圍可觀察到什么現(xiàn)象？為什么？ 　　[分析] 　　本題裝置實(shí)際上是電解KI溶液，由于a、b為鉑電極是惰性電極，則在陽(yáng)極上放電的應(yīng)是I-，其電極反應(yīng)為：2I--2e-=I2；陰極是水電離出來(lái)的H+放電，其電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，由于H+在陰極上不斷放電，破壞了水的電離平衡，使陰極附近OH-濃度增大。從題給條件分析可知，a周圍觀察到藍(lán)色，說(shuō)明有I2生成，所以a為陽(yáng)極、b為陰極，而與之相連中的電源M極為正極，N極為負(fù)極，b周圍酚酞試液變紅色。 　　答案： 　　

31、（1）M是電源的正極，N為負(fù)極， 　　（2）b極周圍可看到溶液紅色，因?yàn)閎極為陰極，其電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，由于H+不斷放電破壞了水的電離平衡，c(OH-)增大，使得b極附近堿性增大，酚酞變紅。 　　例3．若在鐵片上鍍鋅，以下敘述中錯(cuò)誤的是（　 ） 　　A．可把鐵片與電源的正極相連 　　B．電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽 　　C．鋅極發(fā)生氧化反應(yīng) 　　D．鐵極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn 　　[分析] 　　電鍍的實(shí)質(zhì)就是以非惰性電極為陽(yáng)極的一種特殊的電解。電鍍時(shí)一般以鍍層金屬為電解池的陽(yáng)極，待鍍件為陰極，含鍍層金屬離子的電解溶液為電鍍液。電鍍過(guò)程中

32、鍍層金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而成為離子溶入電解液，其離子則在待鍍件上發(fā)生還原反應(yīng)而析出，且電解質(zhì)溶液濃度一般不變。故而本題只有A項(xiàng)不正確。 　　答案：A 　　例4．串聯(lián)電路中的四個(gè)電解池分別裝有0.1mol·L-1的下列溶液，用鉑電極電解，連接直流電源一段時(shí)間后，溶液的pH最小的是（　 ） 　　A．CuCl2　　 　　B．NaCl　　 　　C．AgNO3　 　　D．KNO3 　　[分析] 　　本題主要考查電解原理、離子放電順序及電解后溶液pH變化等問(wèn)題。理解電解原理并熟悉掌握陰、陽(yáng)離子的放電順序是解本題的關(guān)鍵，在電解時(shí)，如果H+或OH-在電極上放電往往會(huì)導(dǎo)致電極附近

33、溶液H+或OH-濃度發(fā)生改變，從而引起電極附近pH變化。對(duì)于電解CuCl2溶液，盡管H+或OH-都沒(méi)有在陰極或陽(yáng)極上放電，但由于CuCl2是強(qiáng)酸弱堿鹽，水解后溶液呈酸性，因此若CuCl2完全電解后，如果不考慮Cl2溶于水生成HCl和HClO，溶液呈中性，pH增大（實(shí)際上由于生成HCl、HClO， 溶液呈微酸性）。電解NaCl溶液H+在陰極上放電，陰極附近OH-濃度增大；陽(yáng)極上Cl-放電，陽(yáng)極區(qū)域H+、OH-濃度基本不變，因而電解后整個(gè)溶液pH會(huì)變大，電解AgNO3溶液，陰極Ag+放電；陽(yáng)極是OH-放電，陽(yáng)極區(qū)域H+濃度變大，溶液pH會(huì)顯著變?。ㄏ喈?dāng)于生成稀HNO3）。電解KNO3實(shí)質(zhì)是電解水，

34、pH不變。 　　答案：C 　　例5．將兩個(gè)鉑電極插入500mL CuSO4(aq)中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，某一電極上增重0.064g(設(shè)電解時(shí)無(wú)H2放出，且不考慮水解和溶液體積的變化)，此時(shí)溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度約為（　 ） 　　A．1×10-3mol·L-1　　　 　　B．4×10-3mol·L-1 　　C．2×10-3mol·L-1　　　 　　D．1×10-7 mol·L-1 　　[分析] 　　由于最后溶液中的H+主要由電解CuSO4溶液產(chǎn)生，所以要計(jì)算c(H+)，可依據(jù)電解的離子方程式2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+進(jìn)行解題。題中電極增重

35、0.064g必為陰極反應(yīng)生成Cu所致，即n(Cu)=0.064g÷64g·mol-1=0.0010mol，然后依據(jù)離子方程式中各物質(zhì)之間的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，求出生成的c(H+)。 　　2Cu2++2H2O2Cu +O2↑+4H+ 　　　　　　　　　　　　 2mol　4mol 　　　　　　　　　　0.0010mol　c(H+)×0.50L 　　c(H+)==4.0×10-3mol·L-1 　　答案：B 　　例6．某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來(lái)驗(yàn)證阿伏加德羅常數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)方案的要點(diǎn)如下： 　?、儆弥绷麟婋娊饴然~溶液．所用儀器如圖4—5： 　?、谠陔娏鲝?qiáng)度為

36、IA，通過(guò)時(shí)間為ts后，精確測(cè)得某電極上析出的銅的質(zhì)量為mg。試回答： 　　(1)連接這些儀器的正確順序?yàn)?用圖中的英文字母表示，下同)E接_______，C接_______，_______接F。 　　　 實(shí)驗(yàn)線路中的電流方向?yàn)開(kāi)______→_______→_______→C→_______→_______。 　　(2)寫(xiě)出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_______，G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為_(kāi)______，相應(yīng)的離子方程式是_______。 　　(3)為精確測(cè)定電極上析出銅的質(zhì)量，所必需的實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序是_______。(選填下列操作步驟的編號(hào)) 　?、俜Q量

37、電解前電極質(zhì)量 　　②刮下電解后電極上的銅并清洗 　?、塾谜麴s水清洗電解后的電極 　?、艿蜏睾娓呻姌O后稱量 　?、莸蜏睾娓晒蜗碌你~后稱量 　?、拊俅蔚蜏睾娓珊蠓Q量至恒重 　　(4)已知電子的電量為1.6×10—19C。試列出阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式：NA＝_______。 　　[解析] 　　本題綜合考查學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，并注意了與物理學(xué)科的交叉和滲透。 　　本題解題要點(diǎn)如下： 　?、賵D中U型電解槽外接的試管G，是用來(lái)吸收陽(yáng)極放出的Cl2，由此判斷A為陰極，該極應(yīng)通過(guò)電流計(jì)接在蓄電池的負(fù)極上； 　　②欲精確測(cè)量電極上析出銅的質(zhì)量，宜采用稱量電極在電解前后

38、質(zhì)量差的方法，而不能用“刮下”的方法； 　?、鄹鶕?jù)電量相等：，可求得阿伏加德羅常數(shù)。 　　答案： 　　(1)D　 A　 B ； F　 B　 A　 D　 E 　　(2)2Cl——2e—＝Cl2↑　 變藍(lán)色　 Cl2+2I—＝2Cl—+I2 　　(3)①③④⑥ 　　(4) 　　例7．（04廣東、11）pH=a的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時(shí)間后，溶液的pH>a，則該電解質(zhì)可能是（　 ） 　　A．NaOH　 　　B．H2SO4　 　　C．AgNO3　 　　D．Na2SO4 　　答案：A 　　解析： 　　用惰性電極Na2SO4溶

39、液，pH不變，電解H2SO4溶液和AgNO3溶液，pH減小，故選A。 　　例8．（05天津、12）金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）（　 ） 　　A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－＝Ni 　　B．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等 　　C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋ 　　D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和Pt 　　答案：D 　　提示： 　　根據(jù)電解精煉銅原理知，電解制備高純度Ni時(shí)要用Ni

40、SO4做電解質(zhì)溶液，且電解前后Ni2+濃度基。 　　例9．（04全國(guó)Ⅱ、28）（14分） 　　在玻璃圓筒中盛有兩種無(wú)色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極，圓筒內(nèi)還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪棒，可以上下攪動(dòng)液體，裝置如圖。接通電源，陽(yáng)極周圍的液體呈現(xiàn)棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止通電，取出電極，用攪棒上下劇烈攪動(dòng)。靜置后液體又分成兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無(wú)色。 　　根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答： 　?。?）陽(yáng)極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________。 　?。?）陰極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________

41、_____________________。 　?。?）原上層液體是_______________________________________。 　?。?）原下層液體是_______________________________________。 　?。?）攪拌后兩層液體顏色發(fā)生變化的原因是：________________________________。 　?。?）要檢驗(yàn)上層液體中含有的金屬離子，其方法是：________________，現(xiàn)象是：__________________。 　　答案： 　?。?）2 ＝I2 　?。?）2 ＝H2↑ 　?。?）KI（或NaI等）水溶液 　?。?）CCl4（或CHCl3等）　 　　（5）I2在CCl4中的溶解度大于在水中溶解度，所以絕大部分I2都轉(zhuǎn)移到CCl4中 　　（6）焰色反應(yīng)　　 透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃觀察火焰呈紫色（其它合理答案同樣給分。例如，若③中答NaI水溶液，這里答火焰呈黃色。）