高中化学学案【电解的原理】

第2节电能转化为化学能——电解

第1课时电解的原理

目标与素养：1.理解电解原理及电解池的组成。(证据推理与模型认知)2.了

解电解规律及其应用。(宏观辨识)

课前自主学习自主预习。探新知必备知识感知

基础知识填充「

1.电解熔融氯化钠实验

⑴实验装置

二一---,

，-褊MS?

石墨电极铁电极

(2)实验现象

通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。

(3)实验分析

①熔融氯化钠中存在的微粒Na+、CTo

②通电后离子的运动方向：阳离子独二(填离子符号)移向铁电极；阴离子

Q二(填离子符号)移向石墨电极。

③电极上发生的变化：铁电极：2Na++2b=2Na,石墨电极：2Cr~2e-

=C12t°

(4)实验结论

熔融氯化钠在电流作用下发生了化学变化分解生成了Na和C12。

2.基本概念

(1)电解：让直通电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发

生氧化反应和还原反应的过程。

(2)电解池

①定义：将电能转化为化学能的装置。

②构成条件：直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融的电解质并构

成闭合回路。

(3)电极

阳极——发生氧化反应的电极(与电源正极相连)

阴极——发生还原反应的电极(与电源负极相连)

(4)电极反应

在电极上进行的半反应，可以用电极反应式表示。

3.电解池的工作原理

电解质AB|邕化

熔或溶

融于水

微点拨：电解质的导电过程是被电解的过程，属于化学变化；金属导电过程

是电子的定向移动，属于物理变化。

F预习效果验收「

1.判断对错(对的在括号内打“，错的在括号内打“X”。)

(1)与电源正极相连的是电解池的阴极。

⑵用惰性电极电解NaCl溶液时可以得到Na和Cl2o

(3)电解池工作时，阳极发生还原反应，失去电子。

(4)电解池工作时，阳极上的电子通过电解质溶液移向阴极。()

(5)电解AgNO3溶液时，Ag+移向阳极，NOi■移向阴极。

［提示］(1)义电解池的阳极连接电源的正极。

⑵义用惰性电极电解NaCl溶液得H2、Cb、NaOHo

(3)X电解过程中，阳极发生氧化反应。

(4)X电解池中电子不通过电解质溶液。

⑸X电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。

2.将下面的电极反应与对应的电极名称连线。

@Na++e-=Na

②氧化反应A.阳极

③还原反应

-

@4OH-4e=2H2O+O2tB.阴极

［答案］①一B②—A③—B④一A

3.用石墨棒作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法正确的是

（）

A.石墨棒周围有大量的Na卡

B.铁棒质量增加

C.电子通过熔融电解质由石墨棒流向铁棒

D.阴极发生氧化反应

B［阴离子移向阳极（石墨棒），发生氧化反应2c「一25==口2t,阳离子

移向阴极，发生还原反应2Na++2b=2Na,A、D项错误，B项正确；电子不

能通过熔融电解质，熔融的电解质是由于其内部自由移动的离子定向移动而导电

的,C项错误。］

里里见题解惑核心突破。攻重难一学用嚏养女或

小难点1电极产物的判断与电极反应式的书写

1.电解时电极产物的判断——“阳失阴得”

金属活性电极:电极材料失电子，生成相应

的金属阳离子

惰性电极:溶液中的阴离子失电子，生成相应

的单质或高价化合物（阴离子放电顺序：S2->

含氧酸根离子）

溶液中的阳离子得电子，生成相应的单质或低

同施卜价化合物［阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+

（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（水AAP+AMX+ANa+ACaZ+AK+J

2.电极反应式的书写

①“判”断阴、阳极

毕卜②"判”断是电极材料放电还是溶液中的

离子放电

［-①分“析”溶液中离子的种类

1-②根据离子放电顺序，分“析”电极反应

厂期一根据电极产物，“写”出电极反应式

【例1】分别写出用惰性电极电解下列足量溶液时的电极反应式以及总反

应方程式。

⑴Na2s04溶液：阴极：____________________________

阳极：;

总反应方程式：o

(2)CuCk溶液：阴极：；

阳极：;

总反应方程式：o

(3)CuS€>4溶液：阴极：；

阳极：;

总反应方程式：O

(4)KC1溶液：阴极：;

阳极：;

总反应方程式：O

涌由

［答案］⑴4H++4e==2H2f4OH--4e==2H2O+O2t2H2O^^=

2H2t+O2t

涌由

(2)Cu2++2e-==Cu2Cr—2e-=C12tCuC12=====Cu+Chf

2+

(3)2Cu+4e"==2Cu4OH--4e"=2H2O+O2f2CuSO4+

涌由

2H2O^^=2CU+O2t+2H2SO4

+-

(4)2H+2e-=H2t2Cr-2e=Cl2t2KC1+2H2O^^=2KOH+

H2t+CI2t

易误警示J

（1）若是水电离出的H+（或OH］得（或失）电子，在总反应式中应有H2O参与

反应。

（2）由电极反应式相加得总电解方程式前，必须使两电极反应式中得失电子

数相等。

金诩焉训;练・

1.如图是电解CUC12溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则以下有关此

电解池的判断正确的是（）

一氯,扁溶液

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，氯离子浓度保持不变

C［依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。d极

上的电极反应：Cu2++2e-=Cu,c极上的电极反应：2C「一2e-^=Cbt,溶

液中的C「浓度减小。］

2.用惰性电极电解稀硫酸、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CbB.Cu和C12

C.也和ChD.Cu和02

B［溶液中的离子有H+、CU2+>Na+及SOI、NO,、CF.OIT七种离子，

得电子能力：Cu2+>H+>Na+,失电子能力：C「>Oir>含氧酸根，所以电解

初期阴极：Cu2++2e-=Cu,阳极：2c「一2-=口2f，故选B。］

度雄点?用惰性电极电解电解质水溶液的类型总结

电极反实际电解电解质溶液电解质溶液

类型例子

应特点对象浓度pH复原

电解HC1HC1减少增大力口HC1

电解质的

电解

离子放电CuChCuCh减少——加CuCh

质型

阳极OHNaOHH2O增大增大加H2O

电解一放电，阴H2SO4H2O增大减小加H2O

水型极H+放Na2so4、

H2O增大不变加H2O

电KNO3

放出NaCl力口HC1

部分离

氢气阴极H+电解质

子浓度增大

生成放电KBr和水力口HBr

减少

碱型

放出氧阳极AgNOs部分离加Ag2O

电解质

气生成OH子浓度减小

CuSO和水力口CuO

酸型放电4减少

【例2】用惰性电极进行下列电解，有关说法正确的是()

①电解稀硫酸②电解Cu(N€>3)2溶液③电解KOH溶液④电解NaCl

溶液

A.电解进行一段时间后四份溶液的pH均增大

B.反应②中电解一段时间后，向溶液中加入适量的CuO固体可使溶液恢

复到电解前的情况

C.反应③中阳极消耗OH\故溶液浓度变小

D.反应④中阴、阳两极上产物的物质的量之比为2：1

B［依据电解规律可知①为电解水型，②为放氧生酸型，③为电解水型，④

为放氢生碱型，所以A、C错误；B项电解产物为Cu和02,所以加氧化铜固体

可恢复，正确；D项阳极产生Cb,阴极产生H2,物质的量之比为1：1,错误。］

［借题发挥］

(1)反应③④中需向溶液中加入什么物质可复原？

(2)反应②中如向溶液中加入Cu(OH)2可复原吗？

［答案］⑴③加H2O、④加HC1。

(2)不可，因为Cu(OH)2和CuO相比，多了H2O,不能恢复到原浓度。

方法技巧J

性电极电解电解质溶液后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质

时，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则，所加物质可以是阴极与阳极

产物的化合物。

1.用惰性电极进行电解，下列说法正确的是()

A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变

B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液的pH降低

C.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1：2

D.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1：1

D［A项，电解稀H2s。4,实质是电解H2O,由于H2O的量减小，故c(H2so4)

增大，溶液的pH降低；B项，电解NaOH溶液，实质是电解H2O,由于H2O

的量减少，故c(NaOH)增大，溶液的pH升高；C项，电解Na2s。4溶液，实质

是电解H2O,阳极产生02,阴极产生H2,"(H2)：“(02)=2：1;D项，电解CuCl2

溶液时，发生反应CuCb通电,Cu+Cbt,阴极析出Cu,阳极产生Ch,

n(Cu)：n(Ch)=l：lo本题选D。］

2.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液

的pH依次为升高、不变、降低的是()

A.AgNChCuCl2CU(NO3)2

B.KC1Na2sChCuSO4

C.CaChKOHNaNO3

D.HC1HNO3K2SO4

［答案］B

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1.下列关于电解池的叙述中不正确的是()

A.阳离子移向与电源正极相连的电极

B.与电源负极相连的是电解池的阴极

C.在电解池的阳极发生氧化反应

D.电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极

A［与电源正极相连的电极为阳极，电解质溶液中的阴离子移向阳极。］

2.用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质

溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是()

A.AgNO3B.Na2s。4

C.CuCl2D.KC1

C［直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型，即

选C;AgN€>3发生的电解反应是：4AgNO3+2H2O^^4Ag4-O2t+4HNOi,

可加Ag2O或Ag2c03；电解Na2s04的水溶液实际电解的是水；电解KC1水溶

液实际电解的是溶质和溶剂，通HC1气体能恢复原状。］

3.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的

量。下列叙述正确的是()

A.F表示反应生成Cu的物质的量

B.E表示反应实际消耗H2O的物质的量

C.E表示反应生成02的物质的量

D.F表示反应生成H2s04的物质的量

B［由题意可知电解反应的化学方程式为2CUSO4+2H2O通电,2CU+

2H2SO4+O2t,据反应中各物质与转移电子的关系：2Cu〜2H2。〜2H2s04-

O2〜4b可知，E表示反应消耗H2O的物质的量或反应生成Cu、H2s04的物质

的量，F表示反应生成02的物质的量。］

4.下列