4.2.1电解原理精（讲义）（原卷版）

第二节电解池第1课时电解原理【学习目标】1、会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式2、熟悉电解规律和电解产物的判断方法【知识回顾】1．用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质，填写下表组别微粒性质强弱顺序第1组①Zn2＋、②Na＋、③Cu2＋、④H＋第2组①Cu、②Fe、③OH－、④Cl－2.判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动()(2)电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质()(3)金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化()(4)硫酸铜溶于水后，能发生电离产生自由移动的Cu2＋和SOeq\o\al(2－,4)()(5)氯化钠溶液中只存在Na＋和Cl－()【探索新知】一、电解原理1．按右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，能使湿润的淀粉­KI试纸2.实验原理分析(1)氯化铜溶液中的电离过程有①，②；溶液中存在的离子有，通电前，这些离子在溶液中做自由移动。(2)通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做移动，即移向a极，移向b极。(3)a极电极反应式是，b极电极反应式是，总反应式是。(4)结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的过程。小结：电解：电解是使电流通过或熔融电解质而在两个电极上引起的过程。(2)电解池是将转化为的装置。(3)电极名称阴极：与电源相连的电极，发生反应；阴极发生反应的都是溶液中的。阳极：与电源相连的电极，发生反应。阳极又分为惰性电极和活性电极。活性电极：除石墨、金和铂外的金属电极；失去电子被氧化。惰性电极：石墨、金和铂等电极，溶液中还原性强的失去电子被氧化；(4)放电一般规律阴极：Ag阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H2O/H＋>(Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+)水溶液中没有机会得电子阳极：活性金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－/H2O>(含氧酸根>F)优先放电水溶液中没有机会失电子特别提醒：这里离子放电顺序只是一般规律，若在考题中出现不符合此规律的信息，应该以信息为准。(5)电解池的构成条件：具有与相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入溶液或熔融中，形成。【课堂练习1】1．如下图所示装置中，属于电解池的是()2.（1）如图是电解CuCl2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（2）若将CuCl2溶液改为H2SO4溶液，电极均改为铜电极，请写出电极方程式和总反应方程式阴极：，阳极总反应二、电解池电极反应书写电极方程式的书写——注意惰性电极和活性电极的差别以惰性电极“电解NaCl溶液”为例①写出溶液中存在的离子阴离子：阳离子：②比较放电顺序氧化性:还原性：③写出电极反应，推测其他产物阴极：阳极：总反应：(2)以铜为电极电解“H2SO4溶液”为例阴极：阳极：总反应：【微点拨】电解是最强的氧化还原手段，许多非自发进行的氧化还原反应在电解条件下得以发生例题、用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合液(CuSO4与NaCl的物质的量为1∶1)，明显分三个阶段，写出三个阶段的阴、阳两极反应式第一阶段：阳极反应式：阴极反应式：______总反应化学方程式：_______第二阶段：阳极反应式：阴极反应式：总反应化学方程式：_第三阶段：阳极反应式：_________阴极反应式：_________【课堂练习2】1、现用铂电极电解1L浓度均为0.1mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是()A．电解开始时阴极有H2放出B．电解开始时阳极上发生：Cu2＋＋2e－=CuC．当电路中通过的电子的量超过0.1mol时，此时阴极放电的离子发生变化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－=H2↑B．乙中阳极反应式为Ag＋＋e－=AgC．丙中H＋向碳棒方向移动D．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体3、关于下图所示①、②两个装置的叙述，正确的是()A．装置名称：①是原电池，②是电解池B．硫酸浓度变化：①增大，②减小C．电极反应式：①中阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，②中正极：Zn－2e－=Zn2＋D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动三、酸、碱、盐溶液的电解规律(电解类型)1．有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。电解时，移向阳极的是，放电先后顺序是；移向阴极的是，放电先后顺序是。2．用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，填写下表：电解质及类别电极反应式电解物质pH变化电解水型H2SO4含氧酸阳极：NaOH强碱Na2SO4阴极：电解电解质型HCl无氧酸阳极：阴极：CuCl2不活泼金属的无氧酸盐阳极：阴极：放H2生碱型NaCl活泼金属的无氧酸盐阳极：阴极：放O2生酸型CuSO4不活泼金属的含氧酸盐阳极：阴极：【小结】1．分析电解问题的基本方法思路(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。【课堂练习3】1、用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有()①该溶液的pH可能增大②该溶液的pH可能减小③该溶液的pH可能不变④该溶液的浓度可能增大⑤该溶液的浓度可能不变⑥该溶液的浓度可能减小A．①②③B．①②③④C．①②③④⑤ D．全部2、用惰性电极电解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O2四、电解后溶液浓度的恢复简单的电解进行一段时间后，如果希望电解质溶液恢复电解质溶液电解前的浓度，原则上只需要加入电解时脱离电解质溶液的物质即可。例如，电解氢氧化钠溶液或硫酸溶液一段时间后，若希望恢复电解质溶液的浓度，应当如何?再如，电解HCl溶液一段时间后，若希望恢复电解质溶液的浓度，应当如何?又如，电解CuSO4溶液一段时间后，当阴阳两极收集到同温同压下气体的体积比为0：n(n>0)和1：1时，若希望恢复电解质溶液的浓度，应当如何？【课堂练习4】1、用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(方括号内)，不能使溶液与原来溶液一样的是()A．CuCl2[CuCl2]B．NaOH[H2O]C．NaCl[HCl]D．CuSO4[Cu(OH)2]2、用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。则下列说法正确的是()A．电解过程中阴极没有气体生成B．电解过程中转移的电子的物质的量为0.2molC．原CuSO4溶液的浓度为0.1mol·L－1D．电解过程中阳极收集到的气体体积为2.24L(标况下)【课后作业】1．图中两个装置，有关叙述正确的是A．装置①是原电池，装置②是电解池B．装置①中铜是负极，装置②中铜是阳极C．装置中产生的气体：①氢气，②氧气D．溶液的pH变化：①变小，②变大2．某电化学装置如图所示，A、B分别为两个电极。下列说法错误的是A．若A、B均为相同的石墨电极，a、b之间接上电流计，则电流计指针不偏转B．若A为锌片，B为铜片，a、b之间接上电流计，则电流计指针发生偏转C．若A为锌片，B为铜片，a接电源负极、b接电源正极，则溶液中基本不变D．若B为粗铜，A为精铜，a接电源正极、b接电源负极，则A减少的质量与B增加的质量不相等3．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A．电解氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小B．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变C．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1D．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：24．用惰性电极电解下列溶液，电解结束后加适量水，溶液能恢复至电解前状态的是A． B． C． D．5．某些无公害农药果园利用电解原理，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害。下列说法错误的是A．a为直流电源的正极B．阴极反应式为：C．“酸性水”具有强氧化性，具有杀菌效果D．装置工作时，右室中的经交换膜流向左室6．用惰性电极电解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列说法正确的是A．阴极反应式为：Cu2++2e=Cu，当有Cu2+存在时Fe3+不放电B．阴极上首先析出铁，然后析出铜C．首先被电解的是Fe2(SO4)3溶液，后被电解的是CuSO4溶液D．阴极上不可能析出铜7．三室式电渗析法处理含废水的原理如图所示，在直流电源的作用下，两膜中间的和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。工作一段时间后，在两极区均得到副产品。下列叙述正确的是A．a极为电源正极，b极为电源负极B．c膜是阳离子交换膜，d膜是阴离子交换膜C．阴极电极反应式为D．当电路中通过电子的电量时，会有生成8．努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。如图所示电解装置可将CO2转化为C2H4。该装置的电解质溶液为稀硫酸，电极材料为惰性电极。(1)电极a是___________(填“阴极”或“阳极”)，发生___________反应(填“氧化”或“还原”)。(2)电极b上发生的电极反应式是___________。(3)电解过程中H+运动方向为___________(填“由a到b”或“由b到a”)，反应前后溶液中的n(H+)___________(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)电解的总反应方程式是___________，该反应是___________(填“自发”或“非自发”)反应。9．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。请回答下列问题：(1)甲池为_______(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的反应式为_______。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为_______(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_______。(3)当乙池中B极质量增加21.6g时，甲池中理论上消耗O2的体积为_______L(标准状况下)，丙池中D极析出_______g铜。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。10.A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na＋、K＋、Cu2＋阴离子SOeq\o\al(2－,4)、OH－图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液