1、庖丁巧解牛诱学导入点拨材料：次氯酸钠发生器工作原理 次氯酸钠发生器是一套由低浓度食盐水通过通电发生电化学反应以后生成次氯酸钠溶液的装置。其总反应表达如下： NaCl+H2ONaClO+H2 电极反应：阳极：2Cl-2e-Cl2阴极：2H+2e-H2溶液反应： 2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O问题设置：通电后，与电源相连接的两极为什么会发生上述变化？其基本原理是什么？导入点拨：发生上述变化的前提条件是电流的作用。溶液中有电流通过时，溶液中的阴、阳离子在电流的作用下发生变化，我们把这一变化叫做电解。知识巧学升华一、电解原理1.电解的含义：使电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、
2、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解，这种把电能转变成化学能的装置叫做电解池。2.电解氯化铜CuCl2是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成Cu2+和Cl-：CuCl2Cu2+2Cl-通电前，Cu2+和Cl-在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动的离子，在电场作用下定向移动。溶液中带正电的Cu2+向阴极移动，带负电的氯离子向阳极移动。在阴极，铜离子获得电子还原成铜覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子被氧化成氯原子，并两两结合成氯气分子，从阳极放出。阴极：Cu2+2e-Cu阳极：2Cl-2e-Cl2电解总方程式：CuCl2Cu+Cl2要点提示 用电时要小心，防止触电；CuCl2溶液以亮绿色为
3、宜，（CuCl2的质量分数约为25%）。如果浓度太大，通电后阴极石墨棒周围的溶液往往出现小黑点，这是由于被还原出来的微小铜粒没有沉积在石墨棒上而是悬浮在溶液中的缘故。将阳极石墨棒的下端磨得尖一些，以便于气体逸出；用湿润的淀粉碘化钾试纸检验生成的氯气时，试纸变蓝后就应该拿开，不宜通气太久，否则由于氯气与碘作用反而使蓝色消失。3.构成电解池的条件（1）直流电源。（2）两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做阴极。（3）电解质溶液或熔融态电解质。4.电极上离子的放电顺序（1）惰性电极阳极：S2-I-Br-Cl-F-、NO、SO阴极：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+(H+
4、)Fe2+Zn2+（2）活泼金属作阳极阳极：电极失去电子变成阳离子进入溶液 M-ne-Mn+阴极：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+(H+)Fe2+Zn2+要点提示 惰性电极是指石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极，除金、铂以外的电极称为活泼电极。阴极上发生的反应与电极材料无关，只与阳离子的氧化性强弱有关。二、电解原理的应用1.电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气(1)电解饱和食盐水反应原理实验步骤:按右图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒作阳极，一根铁棒作阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源。实验现象：阳极有气泡逸出，气
5、体呈黄绿色，有刺激性气味，使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，阳极区溶液由无色变为黄绿色。阴极上有气泡逸出，气体无色、无味。阴极区溶液由无色变为浅红色，红色逐渐加深、区域逐渐扩大。实验分析：在饱和食盐水中，存在如下电离：NaClCl-+Na+;H2OH+OH-。故在溶液中存在如下离子：Cl-、Na+、H+、OH-。这些离子在水溶液中自由移动。接通电源后，在外加电场的作用下，离子的自由移动变成定向运动：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。实验结论:用惰性材料作阳极，电解食盐的饱和溶液，生成Cl2、H2和NaOH。阳极：2Cl-2e-Cl2（失电子能力：Cl-OH-）阴极：2H+2e-H2（得电子能力：H
6、+Na+）在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促使水继续电离，结果阴极区溶液里OH-的浓度增大而呈现碱性。知识拓展 把上述原理进行改进，利用隔膜式电解槽进行电解，即工业上电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气。离子交换膜法电解制烧碱的主要生产流程（如下图）：2.电镀(1)电镀的含义:电镀是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过程。(2)电镀的目的:主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。(3)电镀的原理:电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作阴极；用镀层金属作为阳极，与
7、直流电源正极相连。通入直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。(4)电镀的应用铜的电解精炼电解法精炼铜的装置（如图）电解法精炼铜的化学原理阳极（粗铜）：Cu-2e-Cu2+阴极（纯铜）：Cu2+2e-Cu要点提示 以铜为材料做的电极属于活性电极。在一般的电解条件下，活性阳极先于电解质溶液中的成分发生氧化反应。粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会失去电子，如：Zn-2e-Zn2+，Ni-2e-Ni2+；但是它们的阳离子比铜离子
8、难以还原，所以它们并不在阴极获得电子析出，只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等杂质，因为给出电子的能量比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥（阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料）。3.电冶金原理：化合态的金属阳离子，在直流电的作用下，得到电子，变成金属单质。Mn+ne-M;电解是最强有力的氧化还原手段。(1)铝的冶炼一般用电解熔融Al2O3的方式来冶炼铝。阳极材料为石墨、阴极材料为铁。发生的电极反应为：阳极（C）：4Al3+12e-4Al阴极（Fe)：6O2-12e-3O2电解方程
9、式：2Al2O34Al+3O2要点提示 Al2O3熔点很高，为2 045 ，所以很难熔化，在电解时往往加入冰晶石（Na3AlF6)作熔剂，使Al2O3在较低温度下熔化。电解时，阳极会发生反应，C+O2CO2，所以C会被消耗，电解过程中需补充碳块。（2）钠的冶炼因氯化钠的熔点为801 ，在技术上有困难。所以用熔融温度约为580 的40（质量分数）氯化钠和60氯化钙的低共熔物（即两种或两种以上物质形成的熔点最低的混合物），这样可降低电解时所需的温度，从而也降低了钠的蒸气压。电解时，氯气在阳极放出，当电流通过熔盐时，金属钠和金属钙同时被还原出来，浮在阴极上方的熔盐上面，从管道溢出。把熔融的金属混合物
10、冷却到105110 ，金属钙成晶体析出，经过滤就可以把金属钠跟金属钙分离。电解方程式：2NaCl12Na+Cl2。知识拓展 电解法制备金属钠的历史。金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著增加。目前，世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。 问题思路探究问题1 电解质导电的实质是什么？导思:从电解前和电解过程中溶液中离子的存在和变化分析，要着眼于溶液中（或熔融状态下）离子的运动方式及其变化。探究:电解质在导电时，电子从
11、负极沿导线流入电解池阴极，经过阴、阳离子定向移动形成电流，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。因此可以说，电解质的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。问题2 如何分析和判断电极产物？导思:分析在电解过程中究竟在电极上产生了什么产物，关键看在电解液中究竟存在哪些离子，这些离子中哪些离子能够在阴极或阳极放电，生成的产物是什么。因此，阴、阳离子的放电顺序是判断阴、阳两极产物的关键。探究:阴离子在电解池的阳极放电；阳离子在电解池的阴极放电。(1)阴极产物的判断阳离子的放电顺序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(H+浓度较大时)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(H+浓度较小时)Al3+M
12、g2+Na+Ca2+K+。(2)阳极产物的判断阴离子的放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子F-。典题热题新题一、重点：电解原理例1 用铂作电极,电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（）A.AgNO3B.H2SO4C.NaOHD.NaCl解析：电极为惰性电极，关键句是“向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同”，那就是要找电解时只消耗了水的选项。A.AgNO3溶液电解时，Ag+放电，OH-放电，不是电解水B.H2SO4溶液电解时，H+放电，OH-放电，实质是电解水C.NaOH溶液电解时，H+放电，OH-放电，实质上是电解水
13、D.NaCl溶液电解时，Cl-放电，H+放电，不是电解水答案：BC深化升华 电解过程只消耗了水，阳极放电的应该是OH-，阴极放电的应该是H+。即电解质溶液中阴离子的放电顺序小于OH-；阳离子的放电顺序小于H+。由符合上述顺序的离子组成的电解质，电解时都只相当于电解水。二、难点：电解原理的应用例2 常温时，将500 mL pH=5的CuSO4 溶液用石墨电极电解一段时间，测得溶液的pH变为2，若使溶液的浓度、pH与电解前相同，可采用的方法（） A.向溶液中加入0.245 g Cu (OH)2B.向溶液中加0.31 g CuSO4C.向溶液中加0.002 5 mol H2SO4并加热D.向溶液中加
14、0.2 g CuO解析：加入的物质与电解过程中溶液失去的物质的组成应该完全相同。电解CuSO4溶液时放电的离子为Cu2+和O2，因此应该加入的物质中只含有Cu和O两种元素。该题目不必要计算即可判断。答案：D变式训练：用指定的阳极和阴极电解一定组成的P溶液，然后加入一定量物质Q，能使溶液恢复到原来组成的P溶液的正确组合是（）组别阳极阴极P溶液物质QAAgCuAgNO3溶液AgNO3固体BCCuCuSO4溶液CuOCPtPtNaOH溶液NaOH固体DCFeNaCl溶液HCl气体答案：BD三、疑点：阴、阳两极产物的计算例3 将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一段时间后，某一
15、电极增重0.064 g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化）。此时溶液中氢离子浓度约（）A.410-3molL-1B.210-3molL-1C.110-3molL-1D.110-7molL-1解析：（1）电解质溶液中，阳离子在阴极获得的电子数等于阴离子在阳极所释放的电子数。（2）在阳极OH-的放电能力大于SO，其电极方程式为4OH-4e-2H2O+O2，再据Cu2+2e-Cu及水的电离反应H2OH+OH-,可得关系式“Cu2H+”则=410-3 molL-1。答案：A深化升华 根据电荷守恒，在闭合电路中通过的电量是相同的，得失电子数相等。阴极上Cu2+得到电子，电子数目与阳极
16、上OH-失去电子数目相同，放电的OH-的物质的量与产生的H+的物质的量相同。即：2n(Cu2+)=n(OH-)=n(H+)。例4 如图所示，通电5 min后，第极增重2.16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体224 mL，设A池中原混合液的体积为200 mL，求通电前A池中原混合溶液中Cu2+的浓度。解析：第极质量增加，说明第极铜棒上析出金属银，此极为阴极，电源的E极为负极，F极为正极。在A池中，电解液为混合溶液，显然，在阴极Cu2+先放电，但要考虑到Cu2+完全放电后，H+放电的可能。A、B两池串联，在电解过程中，每个极上电子转移的总数目相等是解答本题的基本依据。在A池中发生的反应为：
17、阳极（极）：4OH-4e-2H2O+O2阴极（极）：2Cu2+4e-2Cu若Cu2+完全放电后还有：4H+4e-2H2转移电子的物质的量为：2.16 g108 gmol-1=0.02 mol由电极反应可知，每转移4 mol电子，放出1 mol O2，所以极上析出O2的体积为：0.02 mol422.4 Lmol-1=0.112 L0.224 L说明A池收集到的气体中还有H2。极上放出H2为：0.224 L-0.112 L=0.112 L，即0.005 mol。极上析出Cu和放出H2共获得0.02 mol电子。Cu2+的物质的量为：（0.02 mol-0.005 mol2）/2=0.005 molc(Cu2+)=0.005 mol/0.2 L=0.025 molL-1答案：通电前A池中原混合溶液Cu2+的浓度为0.025 molL-1。方法归纳 电子守恒法解题： 电子转移（得或失）的物质的量=na(1)n为参加电极反应的粒子的物质的量（mol）。(2) a参加电极反应粒子为1 mol时，得或失电子的物质的量（即粒子的化合价变化的绝对值）。
