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1、化學能與電能的轉化,1.工業(yè)上通常對比較活潑的金屬的冶煉是通過電解其熔融鹽的方法，如鈉的制取就是通過電解熔融氯化鈉，鎂的制取是通過電解熔融氯化鎂，而鋁的制取是通過電解熔融氧化鋁，討論寫出用石墨電極電解熔融氧化鋁的電極反應及總的電解反應。 提示：陽極：6O2-12e-=3O2 陰極：4Al3+12e-=4Al 電解反應：2Al2O3 4Al+3O2,2.結合教材P19“活動與探究”中的實驗，請討論回答以下問題。 (1)CuCl2溶液中存在哪些離子？通電后這些離子怎樣運動？ 提示：CuCl2電離成Cu2+和Cl-，H2O發(fā)生微弱的電離，生成H+和OH-。通電前這些離子無規(guī)則運動，通電后，在電場作用

2、下，Cu2+、H+向陰極移動，Cl-、OH-向陽極移動。,(2)電解過程中，電子的移動方向怎樣，兩電極上各發(fā)生什么反應？ 提示：電解時，電子從電源負極通過導線流向電解池的陰極，在陰極上Cu2+發(fā)生還原反應，在陽極上Cl-發(fā)生氧化反應，電子通過導線流向電源正極。,(3)寫出兩電極的電極反應式，預測兩電極的現象。 提示：陰極：Cu2+2e-=Cu，碳棒上有紅色物質析出， 陽極：2Cl-2e-=Cl2，碳棒上有氣泡生成。,3.結合電解CuCl2溶液的反應，推測溶液中有多種離子時，常見的陰、陽離子的放電順序。 提示：陰離子在陽極放電被氧化，按還原能力的強弱常見陰離子的放電順序是I-Br-Cl-OH-含

3、氧酸根，陽離子在陰極放電被還原，按氧化能力的強弱常見陽離子的放電順序是Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(H+濃度較大時)Pb2+ Sn2+Fe2+Zn2+H+(H+濃度較小時)Al3+Mg2+Na+Ca2+ K+。,4.請思考將電解CuCl2溶液裝置的陽極材料換成銅棒，陰極材料換成鐵棒，則兩極將會發(fā)生什么反應？ 提示：因為金屬銅的還原性比Cl-強，故用銅棒作陽極時，銅被氧化，生成Cu2+。陰極上仍然是Cu2+被還原，鐵不參與反應。現象是陽極銅棒被腐蝕，陰極鐵棒上有銅析出。,5.請討論如何檢驗用惰性電極電解CuCl2溶液時陽極上的產物？ 提示：用惰性電極電解CuCl2溶液時陽極上的產物是Cl2

4、，通常將濕潤的淀粉KI試紙靠近陽極附近，若試紙變藍，證明有Cl2產生。,【典例1】如圖是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4的電解池，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.88.0，酸性-紅色，堿性-黃色),回答下列問題： (1)下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是(填編號)_； A管溶液由紅變黃；B管溶液由紅變黃；A管溶液不變色；B管溶液不變色 (2)寫出A管中發(fā)生反應的反應式：_。 (3)寫出B管中發(fā)生反應的反應式：_。,(4)檢驗a管中氣體的方法是_。 (5)檢驗b管中氣體的方法是_。 (6)電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內觀察

5、到的現象是_。,【思路點撥】(1)由圖判斷該裝置為電解池。 (2)根據陰、陽離子的放電順序，判斷A、B兩極分別為H+和OH-放電，進一步確定溶液的酸堿性。 (3)掌握氣體的檢驗方法。,【自主解答】由裝置圖可知A為電解池的陰極，電極反應為:4H+4e-=2H2；B為電解池的陽極，電極反應為：4OH-4e-=2H2O+O2。根據放電情況可知A極由于H+放電附近顯堿性，指示劑應顯黃色，同時還會發(fā)生反應:Mg2+2OH-=Mg(OH)2；B極由于OH-放電附近顯酸性，指示劑仍顯本身的顏色紅色。在檢驗H2時利用其可燃性，檢驗O2時利用其能使帶火星的木條復燃進行檢驗。由于該電解池實質是電解水，所以將電解液

6、倒入燒杯后，整個溶液呈中性，故指示劑呈紅色，Mg(OH)2沉淀會消失(或大部分溶解)。,答案：(1) (2)2H+2e-=H2，Mg2+2OH-=Mg(OH)2 (3)4OH-4e-=2H2O+O2 (4)用拇指按住管口，取出試管，靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有藍色火焰 (5)用拇指按住管口，取出試管，放開拇指，將帶火星的木條伸入試管內會復燃 (6)溶液呈紅色，白色沉淀溶解(或大部分溶解),1.飽和食鹽水為何需要精制？ 提示：粗鹽的成分：粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質，不符合電解要求，因此必須經過精制。 雜質的危害：Ca2+、Mg2+、Fe3+等金屬離子在

7、堿性環(huán)境中會產生沉淀，損壞離子交換膜，此外，雜質的存在會使得到的產品不純。,2.請思考工業(yè)上電解飽和食鹽水時常用陽離子交換膜將陽極區(qū)和陰極區(qū)隔開，使得陰極區(qū)的OH-不能進入陽極區(qū)，這是為什么？ 提示：電解飽和食鹽水陽極區(qū)的產物是Cl2，若陰極區(qū)產生的OH-進入陽極區(qū)，則發(fā)生反應：2OH-+Cl2= Cl-+ClO-+H2O，不能得到燒堿和氯氣。,3.在某鍍件上鍍銅時，電鍍液中CuSO4的濃度如何變化？電解精煉銅時，電解液中CuSO4的濃度如何變化？ 提示：在鍍件上鍍銅時，陽極：Cu-2e-=Cu2+, 陰極：Cu2+2e-=Cu,所以電鍍液c(CuSO4)不變； 而電解精煉銅時，陰極：Cu2+

8、2e-=Cu, 陽極：Cu-2e-=Cu2+(主要)，Zn-2e-=Zn2+, Fe-2e-=Fe2+(雜質失電子)。 因此陽極溶解的銅比陰極析出的銅少，故c(CuSO4)減小。,4.結合電極反應和電解產物分析判斷以下物質電解一段時間后，溶液的pH怎樣變化？要使溶液恢復原狀需加入什么物質？ (1)電解Na2SO4溶液 提示：電解Na2SO4溶液，陰極生成H2，陽極生成O2，只消耗水，溶液濃度變大，pH不變。加入H2O即可恢復原狀。,(2)電解NaOH溶液 提示：電解NaOH溶液，兩極分別生成H2和O2，實際是電解水，溶液濃度變大，pH增大。加入H2O可使溶液恢復原狀。 (3)電解CuCl2溶液

9、 提示：電解CuCl2溶液，陰極生成Cu，陽極生成Cl2，消耗CuCl2，溶液濃度減小，pH不變。加入CuCl2固體可使溶液恢復原狀，但不能加CuCl2溶液。,(4)電解稀鹽酸 提示：電解稀鹽酸，陰極生成H2，陽極生成Cl2，消耗HCl，溶液濃度變小，pH增大。通入HCl可使溶液恢復原狀，但不能加入鹽酸。 (5)電解CuSO4溶液 提示：電解CuSO4溶液，陰極生成Cu，陽極生成O2。消耗Cu和氧元素。生成H2SO4，溶液pH減小。加入CuO或CuCO3可使溶液恢復原狀。,【典例2】(雙選)利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是 A.電解時以精銅作陽極 B.

10、電解時陰極發(fā)生還原反應 C.粗銅連接電源負極，其電極反應是Cu Cu2+2e- D.電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥,【思路點撥】(1)電解精煉銅，以粗銅作陽極 (2)不如Cu活潑的金屬在陽極不放電,【自主解答】選B、D。電解法精煉金屬銅時，粗銅作陽極，失去電子逐漸溶解，Cu2+得到電子后析出，附著在陰極上，故精銅作陰極；在電解池中，陰極接電源的負極，發(fā)生還原反應，陽極接電源的正極，發(fā)生氧化反應，A、C錯誤，B正確；越活潑的金屬越易失去電子，故比銅活潑的Fe、Zn先失去電子，變成Fe2+、Zn2+進入溶液，然后是銅失去電子，變成Cu2+進入溶液，因Ag、Pt等金屬不如銅活

11、潑，故在銅溶解后便沉淀在陽極底部成為陽極泥，D正確。,知識點一：電解的原理 1.(雙選)如圖所示的裝置能夠組成電解池的是( ),【解析】選C、D。本題考查電解池的形成條件，解題時根據電解池的形成條件一一對比判斷。構成電解池的條件：外加直流電源，連接固體電極材料，并且與電解質溶液構成閉合回路，C、D符合條件。,2.能用電解原理說明的問題是( ) 電解是把電能轉變成化學能 電解是化學能轉變成電能 電解質溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化 不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解的原理可以實現 任何溶液被電解時，必然導致氧化還原反應的發(fā)生 A. B. C. D.,【解析】選D。從能量角度看，電解是把

12、電能轉變成化學能的過程，故對、錯。電解質溶液的導電過程，必將伴隨著兩個電極上氧化還原反應的發(fā)生，同時生成新的物質，故、對。某些不能自發(fā)進行的氧化還原反應，通過電解的原理供給電能也可以實現，故對。所以D選項符合題意。,3.(2010淄博高二檢測)用石墨作電極，電解CuSO4和NaNO3和NaCl的混合溶液，陰極和陽極上首先析出的物質分別是( ) A.Cu和Cl2 B.H2和Cl2 C.H2和O2 D.Cu和O2,【解析】選A。本題考查離子的放電順序。解題時分析溶液中存在的微粒，然后依據放電順序判斷電極產物。溶液中存在的離子有Cu2+、Na+、Cl-、H+、OH-、SO42-和NO3-，陽離子的放

13、電順序為Cu2+H+Na+，陰離子的放電順序為Cl-OH-NO3-(SO42-)，故首先析出的物質為Cu和Cl2。,知識點二：電解原理的應用 4.在鐵制品上鍍上一定厚度的銅層，以下電鍍方案中正確的是( ) A.銅作陽極，鐵制品作陰極，溶液中含Fe2+ B.銅作陰極，鐵制品作陽極，溶液中含Fe2+ C.銅作陰極，鐵制品作陽極，溶液中含Fe3+ D.銅作陽極，鐵制品作陰極，溶液中含Cu2+,【解析】選D。本題考查電解原理的應用電鍍，解題時應根據電鍍原理判斷電鍍池的組成。根據電鍍原理，應用鍍層金屬作陽極、鍍件作陰極，含有鍍層金屬陽離子的電解質溶液作電鍍液。,5.觀察下列幾個裝置示意圖，有關敘述正確的

14、是( ),A裝置中陽極上析出紅色固體 B裝置的待鍍鐵制品應與電源正極相連 C裝置閉合電鍵后，外電路電子由a極流向b極 D裝置的離子交換膜允許陽離子、陰離子、水分子自由通過,【解析】選C。本題所涉及的四個裝置圖全部來源于高中教材，裝置，電解氯化銅的裝置圖中沒有標電極材料的名稱，但根據溶液的組成及所給提示“電解CuCl2溶液實驗裝置示意圖”，不難判斷，銅應該在陰極上析出。電鍍實驗中，待鍍金屬作為陰(負)極，故在裝置電鍍銅實驗中，待鍍鐵制品應與電源負極相連。裝置，根據氫氣的入口，故很容易判斷出原電池的左邊為負極，氫氣在左邊電極上失電子，故外電路電子由a極流向b極。裝置的離子交換膜是陽離子交換膜，只允

15、許陽離子、水分子自由通過，不允許陰離子通過。,6.在25 時，用石墨電極電解2.0 L 0.5 molL-1 CuSO4溶液。5 min后，在一個石墨電極上有6.4 g Cu生成。試回答下列問題： (1)發(fā)生氧化反應的是_極，電極反應式為 _。 (2)若將溶液恢復到與電解前一樣，則需加入_mol的_。 (3)若用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質量相差_g，電解液的pH_。(填“變小”、“變大”或“不變”),【解析】(1)n(CuSO4)=2.0 L0.5 mol/L=1.0 mol， 而在陰極析出的Cu為 =0.1 mol，故CuSO4未 完全電解，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應為

16、4OH-4e- =2H2O+O2。 (2)電解后生成的0.1mol Cu和0.05mol O2脫離該體 系，即相當于0.1 mol CuO，因此若將溶液復原，則應 加入0.1 mol CuO。也可以加入CuCO3，CO2揮發(fā)，溶液 恢復原狀。,(3)此時成為電鍍池，陽極Cu-2e-=Cu2+，陰極： Cu2+2e-=Cu,因此若陰極上析出6.4 g銅，則陽極溶解6.4 g銅，電解后兩銅片質量差為6.4 g+6.4 g= 12.8 g，而電解液的pH不變。 答案：(1)陽 4OH-4e-=2H2O+O2 (2)0.1 CuO (3)12.8 不變,7.如圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個電解池。,(

17、1)甲池若為精煉銅的裝置，則A電極名稱為_極，電極材料是_，電極反應式為_，電解質溶液可以是_。 (2)乙池中鐵極電極反應式為_，若在乙池中滴入少量酚酞試液，開始電解一段時間后，鐵極附近呈_色。 (3)若將乙中的石墨電極改為銀電極，則乙池為_裝置，電解一段時間后，溶液的濃度_，現象_ _。,【解析】本題考查電解原理的應用電解精煉和電鍍。解題時應抓住電解精煉和電鍍過程的特點作答。 (1)由圖示可知，甲池中A為陰極，B為陽極，在電解精煉銅時，粗銅作陽極，精銅作陰極，故A為精銅，電極反應為Cu2+2e-=Cu，電解液應為含有Cu2+的溶液如CuSO4等。(2)由圖示可知乙池中鐵作陰極，石墨作陽極，故

18、鐵極反應式為Ag+e-=Ag，鐵極附近H+、OH-在電解過程中不發(fā)生變化，溶液呈中性，故溶液顏色基本不變。,(3)若將乙池中石墨電極改為銀電極，則乙池為電鍍池，電鍍過程中電鍍液濃度不變，鐵極因發(fā)生反應Ag+e-=Ag而附著一層光亮的銀。 答案：(1)陰 精銅 Cu2+2e-=Cu 含Cu2+的溶液 (2)Ag+e-=Ag 無 (3)電鍍 不變 鐵表面附著一層光亮的金屬,一、選擇題(本題包括4小題，每小題3分，共12分) 1.用惰性電極實現電解，下列說法正確的是( ) A.電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶液的pH不變 B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH-，故溶液的pH減小 C.電解硫酸鈉溶液

19、，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為12 D電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為11,【解析】選D。以稀硫酸、氫氧化鈉、硫酸鈉為電解液時，電解的實質是水被電解。由于水的消耗，電解液的pH會發(fā)生改變；以硫酸為電解液時，溶液的pH減?。灰詺溲趸c為電解液時，溶液的pH增大。電解硫酸鈉溶液時，陰、陽兩極上產生的氣體分別是氫氣、氧氣，所以其物質的量之比為21。電解氯化銅溶液，在陰極上析出銅，陽極上析出氯氣。根據電子守恒原理，銅離子所得到的電子數目應等于氯離子所失去的電子數目，每一個銅離子得到的2個電子等于2個Cl-失去的2個電子，所以析出的銅與氯氣的物質的量之比為11。,2.

20、火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(如鋅、金和銀等)，其性能遠不能達到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時( ) A.精煉時粗銅接電源負極 B.精煉時精銅作陰極 C.雜質都將以單質形式沉積到池底 D.精銅片增重2.56 g，電路中通過電子為0.04 mol,【解析】選B。電解精煉銅時，粗銅接電源的正極作陽極，由金屬活動性順序ZnCuAgAu可知，首先鋅失去電子進入溶液，而后是銅失去電子，由于雜質Au、Ag很少，銅溶解時，二者以單質形式沉積到池底形成陽極泥；精銅增重2.56 g時，得到電子：2.56 g/64(gmol-1)2 =0.08 mol,即電路中通過電子0.08 m

21、ol。,3.用惰性電極電解下列溶液一段時間以后再加入一定量的某種純物質(括號內物質)，能夠使溶液恢復到原來的成分和濃度的是( ) AAgNO3(AgNO3) BNaOH(H2O) CKCl(KCl) DCuSO4Cu(OH)2,【解析】選B。分析電解反應的原理，在兩極析出什么物質(固體或氣體)，相當于什么物質脫離反應體系，就加入什么物質即可使溶液復原。A選項中AgNO3溶液電解析出單質銀和氧氣，同時生成硝酸，因此復原時加入的物質為氧化銀(Ag2O)；B選項中NaOH溶液電解時實際電解的是水，在電極上析出氧氣和氫氣，因此復原時加入的物質為H2O；C選項中KCl溶液電解時析出氯氣和氫氣，同時生成K

22、OH溶液，因此復原時加入的物質為HCl；D選項中CuSO4溶液電解時析出單質銅和氧氣，同時生成了硫酸溶液，因此復原時加入的物質為CuO。,4.如圖所示的裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色。則以下說法正確的是( ),A.電源B極是正極 B.(甲)、(乙)裝置的C、D、E、F電極均有單質生成，其物質的量之比為1222 C.欲用(丙)裝置給銅鍍銀，H應該是Ag，電鍍液是AgNO3溶液 D.裝置(丁)中Y極附近紅褐色變深，說明氫氧化鐵膠粒帶負電荷,【解析】選B。據F極顯紅色，推出F為陰極，電極反應：2H+2e-=H2,從而確定A為電源正極，

23、B為負極，C、E、G、X為陽極，D、F、H、Y為陰極。故A錯誤，C、D、E、F分別生成單質為O2、Cu、Cl2、H2，轉移電子的量相同，故其物質的量之比為1222，B正確；因G為陽極，故G應為Ag，H為銅，C錯誤；據Y極附近紅褐色加深，說明Fe(OH)3膠體微粒帶有正電荷向陰極移動，D不正確。,二、非選擇題(本題包括2小題，共18分) 5.(9分)從 NO3-、SO42-、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl-中選出適當的離子組成電解質，采用惰性電極對其溶液進行電解。 (1)兩極分別放出H2和O2時，電解質的化學式可能是 _； (2)若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質的化學式可能是_； (

24、3)兩極分別放出氣體，且體積比為11，電極反應式可能是_。,【解析】本題考查電解電解質水溶液的類型。解題時應把握電解產物特點，聯(lián)系電解類型進行推導。題中提供的電解質離子是七種，其實還包括OH-，即八種。這些離子放電的順序是 陽極：Cl-OH-(NO3-、SO42-)； 陰極：Ag+Cu2+H+Ba2+。 (1)兩極分別放出H2和O2，即H+和OH-放電，實質是電解H2O，水中的溶質起導電作用而又不改變H+和OH-放電的順序，它可以是HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2中的任意一種，但不能是BaSO4。,(2)陰極析出金屬，即Ag+或Cu2+放電；陽極放出O2，即OH-放電。水

25、中的溶質可以是AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4中的任意一種，但不能是Ag2SO4。 (3)兩極都生成了氣體，且氣體體積比為11，則放電的離子應是Cl-和H+。水中的溶質可以是HCl、BaCl2中的任意一種。,答案：(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2、Ba(OH)2 (2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4 (3)2HCl H2+Cl2或BaCl2+2H2O Cl2+ H2+Ba(OH)2,6.(9分)請按要求回答下列問題。 (1)根據圖1回答： 打開K2，合并K1。 A電極可觀察到的現象是_； B極的電極反應為_。 打開K1，合并K2。 A電極可觀察到的現象是_； B極

26、的電極反應為_；,(2)根據圖2回答： 將較純凈的硫酸銅溶液放入如圖所 示的裝置中進行電解，石墨電極上的 電極反應式為_， 電解反應的離子方程式為_； 實驗完成后，銅電極增重a g，石墨電極產生標準狀況下的氣體體積_L。,【解析】(1)此時為原電池，A極為負極，鋅不斷溶解，B極為正極，反應為Cu2+2e-=Cu。 此時為電解池，A極為陰極，反應為Cu2+2e-=Cu，故A極上鍍上一層紅色的銅，B極為陽極，反應為Cu-2e-=Cu2+。 (2)此時為惰性電極電解CuSO4，石墨極上反應為4OH- -4e-=2H2O+O2,總反應的離子方程式為2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+, V(O2)

27、=,答案：(1)鋅不斷溶解 Cu2+2e-=Cu 鋅鍍上一層紅色的銅 Cu-2e-=Cu2+ (2)4OH-4e-=2H2O+O2 2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+ ,1.(5分)1 L K2SO4、CuSO4的混合液中c(SO42-)= 2 mol/L，用石墨作電極電解此溶液，通電一段時間后，兩極均收集到22.4 L(標準狀況下)氣體，則原溶液中K+濃度為( ) A.0.5 mol/L B.1 mol/L C.1.5 mol/L D.2 mol/L,【解析】選D。由電解質溶液知，在陽極上，4OH- O2+2H2O+4e-，在陰極上，Cu2+2e- Cu，2H+ 2e- H2，根據電子

28、轉移守恒，1 mol2+n(Cu2+) 2=1 mol4，n(Cu2+)=1 mol，再根據溶液中的電荷 守恒，得出c(K+)=2 mol/L。,2.(15分)電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：,(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則： 電解池中X極上的電極反應式為_。在X極附近觀察到的現象是_。 電極上的電極反應式為_，檢驗該電極反應產物的方法是_。,(2)如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則： X電極的材料是_，電極反應式為

29、_。 Y電極的材料是_，電極反應式為 _。(說明：雜質發(fā)生的電極反應不必寫出),【解析】(1)與電源正極相連的電極為陽極，發(fā)生氧化反應。與電源負極相連的電極為陰極，發(fā)生還原反應；分析題意，X作陰極，溶液中的H+在X極放電，產生H2，電極反應為2H+2e=H2，由于H+減少，破壞水的電離平衡，使X極附近存在大量OH，使滴有酚酞的溶液變紅色。Y作陽極，發(fā)生的反應為2Cl-2e-=Cl2，利用濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍色，可以檢驗Cl2的存在。,(2)若用電解方法精煉粗銅，即得到純度更高的銅單質；電解質溶液中必須含有Cu2+，發(fā)生Cu2+2e=Cu，還原反應；要求電極材料，X極為純銅，Y極材料為粗銅，電極反應式：Cu-2e-=Cu2+，氧化反應。,答案：(1)2H+2e=H2 放出氣體，溶液變紅 2Cl-2e-=Cl2 把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近,觀察試紙是否變藍色 (2)純銅 Cu2+2e=Cu 粗銅 Cu-2e-=Cu2+,