人教版高中化学选修四第1课时电解原理

1、第三节电解池第1课时电解原理核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2.证据推理与模型认知：建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。一、电解原理1 .电解氯化铜溶液实验探究(1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变监_产生了氯气(2)实验原理

2、分析氯化铜溶液中存在的离子有Cu2+、ci、h+、OH,通电前这些离子在溶液中作自由运动。通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl、OH趋向a极，、L趋向b极。a极电极反应式是2Cl-2e=Cl2f,b极电极反应式是Cu2+2e=Cu,总反应式是电解CuCl2=Cu+Cl2f。结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。2 .电解和电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液或熔融曲解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：在外加电源的作用下，将电能转化为化学能的装置。(3)电解池的电极名称阴极：与电源负极相连的电极,发生还原反应;阳极：与电源正极相连的电极,发生

3、氧化反应。(4)电解池的构成条件:具有直流电源；两个电极(阴极、阳极)；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。(5)电子和离子移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。电解质溶液导电与金属导电的不同(1)电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。(2)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。(1)电解池工作原理电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产

4、物中，转化过程中遵循能量守恒定律。是化电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程,学变化，而金属的导电是利用其物理性质。电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。(2)原电池与电解池的比较装置类别原电池电解池原理使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流使电流通过电解质溶液或熔融电解质血在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程装置特点将化学能转化成电能将电能转化成化学能实例电极名称负极正极阴极阳极反应类型氧化反应还原反应还原反应氧化反应反应特征自发的氧化还原反应（主动）借助电流（被动）电极判断由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子由外电

5、源决定阳极：连电源正极阴极：连电源负极电子流向负极一外电路一正极电解池阳极一电源正极一电源负极一电解池阴极离子移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动如下图所示装置中，属于电解池的是答案C解析根据电解池的构成条件进行判断：装置A、B、D中无直流电源，装置D中不能形成闭合回路，A、B、D不属于电解池。电解及其装置（电解池）电解池的构成与识别如图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（）A.a为负极，b为正极B. a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，氯离子浓度不变答案C解析由图示电流方向可知，a是电源正极，b是电

6、源负极；则c是电解池的阳极，电极反应为2C一2eT=C12?,溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应为Cu2+2e=Cu,d电极质量不断增加。电解及其装置（电解池）电解池的电极判断方法点拨电解池阴极和阳极的判断依据电解池中电极名称判断的几种方法(1)根据外接电源的正、负极判断：电源正极连接的是阳极，电源负极连接的是阴极。(2)根据电极质量变化判断：如果电极质量减轻，该电极一定是阳极；如果质量增加，该电极一定是阴极。(3)根据电极产物判断：如果电极上析出C12或O2,该电极一定是阳极；如果电极上产生H2,该电极一定是阴极。(4)根据溶液颜色变化判断：如果电解某中性溶液(如NaCl溶液、

7、Na2SO4溶)时，某电极附近溶液能使酚血:变红色，则该电极为阴极(H+放电，OH的浓度变大)。(5)根据电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。(6)根据电极反应式判断：发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极是阴极。二、酸、碱、盐溶液的电解规律1 .电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：AgCu2HPb2Fe2Zn2+(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：活泼金属阳极S=COH-含氧酸根。2 .酸、碱、盐溶?电解规律(

8、惰性电极)用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：(1)电解水型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式4OH-4e=O2T+2H2O阴极反应式4H+4e=2H2TpH变化减小增大不变复原加入物质加入HjQ(2)电解电解质型电解质HC1CUC12阳极反应式2c12e=C12f阴极反应式2H+2e=h2TCu2+2e=CupH变化增大复原加入物质加入HCL加入CuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式2cl2e=Cl2f4OH-4e=O2T+2H2O阴极反应式2H+2e=H2T2Cu2+4e=2CupH变化增大减小复原加入物质加入HC加入CuO或CuCO

9、j33 判断正误(正确的打“，”，错误的打“X”)(1)用石墨作阳极、铁作阴极分别电解稀硫酸和硫酸钠溶液时，它们阴极和阳极的产物都相同(V)(2)用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气(V)(3)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na+e=Na(V)(4)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH-4e=O2T+2H2O(X)+_.电解+_,(5)用石墨作电极电解硝酸银溶椒的离子万程式为4Ag+2H2O=4Ag+4H+O2T(V)电解(6)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu+2HCl=CuCl2+H2仙V)酸、碱、盐溶液的电解

10、规律电解结果的分析与判断判断电极产物注意事项(1)先看阳极材料，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则根据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH的存在。(2)不论阴极是什么材料，都按照阳离子放电顺序判断谁先放电，并注意溶液中H卡的存在。(3)注意电解物质的状态，是电解质溶液还是熔融电解质。4 （2018蚌埠第二中学期中）用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（）A.NaCl盐酸B.NaOHH2OC. CuCl2HClD.CuSO4Cu（OH）2答案B解析电解NaCl溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子得到

11、电子生成氢气，所以应加HCl让电解质溶液复原，A错误；电解NaOH溶液时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液复原，B正确；电解CuCl2溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极析出铜，所以应加氯化铜让电解质溶液复原，C错误；电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加CuO或CuCO3让电解质溶液复原，加入氢氧化铜会多加入水，D错误。酸、碱、盐溶液的电解规律电解后电解质的复原方法点拨电解后要使电解质溶液复原，须加入适量的某物质，该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。(1)水溶液中，k+、Na+、Mg2+、Al等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水

12、溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活泼金属。(2)电解池的阴极不管是惰性电极(Pt、石墨)还是活性电极，都是电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。(3)若阴极为H+放电，则阴极区c(OH)增大；若阳极为OH放电，则阳极区c(H+)增大；若阴极为H+放电，同时阳极为OH一放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。(4)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。1.下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是（）A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置B.电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C.电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反

13、应D.与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应答案D电解及其装置（电解池）电解相关概念的辨析2.在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是（）A.电解质溶液是稀硫酸B.金属M是阳极，金属N是阴极C. M和N是石墨电极D. M是阴极，N是阳极答案B解析由题意可知，M极溶解，发生氧化反应，为阳极；N极质量增加，有金属单质析出，发生还原反应，为阴极。电解及其装置（电解池）电解池的电极判断3 .用石墨作电极，电解碘化钾溶液（含有少量酚儆和淀粉）。下列说法错误的是（）A.阴极附近溶液呈红色B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色D.溶液的

14、pH减/答案D解析用石墨作电极，电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液，阳极反应式为2一2eT=|2,阳极附近溶液变蓝色；阴极反应式为2H+2e=H2?,阴极有氢气逸出，附近溶液氢氧根浓度增大呈碱性，溶液变红色。酸、碱、盐溶液的电解规律电解结果的分析与判断4 .用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3：1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有（）c+电解+A.2Cu2+2H2Q=2Cu+4H+02?9+cc电解AB.Cu2+2CI=Cu2+、C、SOT等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出H2,阳极放出02时，电解质是。(2)当阴极

15、析出金属，阳极放出02时，电解质是。(3)当阴极放出H2,阳极放出C12时，电解质是。(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4：2：1时，电解质是。答案(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaC1(4)CuSO4解析惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴、阳离子在电极的放电顺序判断。(1)实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4o(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuS04。(3)实质为放氢气生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaClo(4)由阳

16、极生成气体和转移电子的物质的量之比为1：4,知阳极产生气体为02,1mol02转移4mole,金属与电子的物质的量之比为1：2,故金属为+2价，即Cu2+,即为CuS04。酸、碱、盐溶液的电解规律由电解产物判断相应的电解质题组一电解及其装置（电解池）1.关于下图所示两个装置的叙述正确的是A.装置名称：是原电池，是电解池B,硫酸浓度变化：增大，减小+C,电极反应式：中阳极：40H-4e=2H2O+O2t,中正极：Zn-2e=Zn2D,离子移动方向：中H+向阴极方向移动，中H+向负极方向移动答案B解析为电解池，电解水，阳极反应式为40H-4e=2H2O+O2T,硫酸的浓度增大；为原电池，溶液中的氢

17、离子移向正极，正极反应式为2H+2葭=H2f,硫酸的浓度减小。占八、电解及其装置（电解池）电解池的构成与识别2.有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是（）A.甲中负极反应式为2H+2e=H2TB.乙中阳极反应式为Ag+e=AgC,丙中H卡向碳棒方向移动D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体答案C解析由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn-2e=Zn2,A错;丙中Fe为负极，C为正极，H+向正极移动，C对；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；丁中放电顺序：ICl,开始时产生I2,D错。电解及其装置（电解池）电解池的构成与识别3.如图装置中发生反应的离子方程式为Zn

18、+2H=Zn2+H2T,下列说法错误的是(A.a、b不可能是同种材料的电极B.该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C.该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D.该装置可看作是铜一锌原电池，电解质溶液是稀硫酸答案AZn时，C、D解析若该装置为电解池，则a、b两电极的材料可以都为Zn,A项错误；在保证阳极为时，该电解池的电解质溶液可以为稀盐酸，B项正确；在保证其中一电极的材料为Zn用活泼性比锌弱的材料作另一电极，该原电池的电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸都可以，项正确。电解及其装置（电解池）电解池的构成与识别4.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是

19、（）选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离了阳离了阳离了阴离子阴离子答案B解析根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q是阳离子，P是阴离子，故B正确。电解及其装置（电解池）电解池的电极判断题组二电解规律及其应用5.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是()A.H2和Cl2B.Cu和Cl2C.H2和O2D.Cu和O2答案B解析由题意知，溶液中存在HCu2+、NaSO4NO3、C、OH,根据

20、离子的放电顺序，阳离子为Cu2HNa+,阴离子为ClOHSO2NO3,则最初一段时间，阴极Cu2+2e=Cu,阳极2Cl2e=Cl2f。酸、碱、盐溶液的电解规律电解结果的分析与判断6 .用石墨作电极，电解1molL11下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是（）A.硫酸B.氢氧化钠C.硫酸钠D,氯化钠答案C解析用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，氢氧化钠溶液的pH增大，硫酸钠溶液的pH不变；电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大。酸、碱、盐溶液的电解规律电解结果的分析与判断a和b附近分别滴加一滴石7 .如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。通电后在石墨电极蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A. a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色B. a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色C.逸出气体的体积，a极的小于b极的D.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体答案B解析a极为阴极，H2O电离出的H卡放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c(OH-)增大，石蕊溶液变蓝色；b极为阳极，H2O电离出的O