鲁科版高中化学选择性必修第一册第1章第3节第1课时电解的原理基础课课件

第1课时电解的原理(基础课)第1章化学反应与能量转化第3节电能转化为化学能——电解1．能通过对电解熔融氯化钠的探究，了解电解池的构成、工作原理，能正确书写电极反应式、电解总反应式。2．通过对常见物质的电解产物的分析，归纳出电极放电规律。学习任务

1．固体氯化钠不能导电，但NaCl在水溶液或熔融状态下可发生电离，其电离方程式为NaCl===Na＋＋Cl－，因此熔融的NaCl中含有的离子是Na＋和Cl－。水是一种极弱的电解质，可发生微弱的电离产生极少量的H＋和OH－，因此NaCl溶液中含有Na＋、Cl－、H＋、OH－四种离子。旧知回顾旧知回顾2．根据金属活动性顺序表，可得还原性顺序Zn>Fe>Sn>Pb>H2>Cu>Ag，则对应离子Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、H＋、Cu2+、Ag＋氧化性由强到弱的顺序为Ag＋>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+。3．常见非金属单质的氧化性Cl2>Br2>I2>S，则对应阴离子的还原性由强到弱的顺序为S2->I－>Br－>Cl－。一、电解熔融氯化钠实验1．实验装置必备知识自主预习2．实验现象及分析

电极名称铁电极石墨电极现象铁片上产生银白色金属石墨片周围有气泡产生离子移动方向_________________移向铁电极_________________移向石墨电极阳离子(Na＋)阴离子(Cl－)电极名称铁电极石墨电极电极反应式______________________________________反应类型____________________实验结论2Na＋＋2e－===2Na2Cl－－2e－===Cl2↑还原反应氧化反应判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)熔融NaCl中，Na＋、Cl－处于自由运动状态。 (

)(2)电解熔融NaCl的装置中，Na＋向阳极移动，Cl－向阴极移动。 (

)(3)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化。 (

)√×√二、电解和电解池

电解将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生______反应和______反应的过程电解池概念将____能转化为______能的装置形成条件

氧化还原电化学电解池电极名称及电极反应阳极与电源______相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生______反应阴极与电源______相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生______反应电子流向电源____极→导线→电解池的____极电解池的____极→导线→电源的____极离子移向阴离子→____极；阳离子→____极正极氧化负极还原负阴阳正阳阴想一想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。请你分析电极a、b、c、d的名称以及Q离子是阴离子还是阳离子？提示：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离子是阳离子，P离子是阴离子。关键能力情境探究实验目的：以电解氯化铜溶液为例研究电解的基本原理。实验步骤：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图)，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。实验现象：阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。

电解池工作原理1．分析上述电解池工作时，电子的流向、离子的运动方向，并在上图的基础上，绘制出电解池工作时，是如何构成闭合回路的？提示：接通外接电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子向阴极移动，在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子向阳极移动，在阳极上失去电子，发生氧化反应，电子从阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。2.根据上述实验现象分析，电解过程中在阴极、阳极上各发生什么反应？其电极反应分别是什么？电解的总反应是什么？

1．电解池的工作原理2．电解时电极产物的判断──“阳失阴得”

3．电解池的阴极、阳极的判断方法

4．电解池电极反应及电解总反应的书写步骤

书写步骤具体操作判断两极阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连判断反应微观粒子

活泼电极：电极材料本身失电子溶液中较易得电子的阳离子反应惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应书写步骤具体操作书写电极反应活泼电极：M－ne－===Mn＋Qn＋＋ne－===Q惰性电极：mRn－－mne－===Rm书写电解总反应根据得失电子数相等，将阴、阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的H＋或OH－参与电极反应，写总反应式时要写成H2O1．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Cl2

B．Cu和Cl2

C．H2和O2

D．Cu和O2

√2．(双选)图a～c分别为氯化钠在不同状态下的导电实验(X、Y均表示石墨电极)微观示意图。下列说法正确的是(

)A．图示中的

代表的离子的电子式为B．图a中放入的是氯化钠固体，该条件下能导电C．能导电的装置中，X上均有气体产生D．能导电的装置中，Y的电极产物相同√√AC

[图a表示NaCl固体，NaCl固体中含有Na＋和Cl－，由于Cl－半径大于Na＋半径，因此图示中的

代表的离子为Cl－，电子式为

，A正确；氯化钠固体中离子不能自由移动，固体不导电，B错误；图b和图c装置中，电解质都能导电，X为阳极，都发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，均有气体产生，C正确；图b和图c装置都能导电，图b中Y的电极产物为Na，图c中Y的电极产物为H2等，D错误。][教材知识支持]将等物质的量的KI和CuCl2溶于水，用惰性电极电解，该电解反应可分为______个阶段(填表不一定填满)。阶段相当于电解(溶液)离子方程式①

②

③

④

⑤

4CuI2

CuCl2

KCl

KOH

用惰性电极电解电解质水溶液的规律1．利用图中装置分别电解Na2SO4溶液、NaOH溶液和稀硫酸能产生装置中的现象吗？为什么？提示：能。因为电解Na2SO4溶液、NaOH溶液、稀硫酸实质上都是电解水。阳极(A试管内)发生：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极(B试管内)发生：4H＋＋4e－===2H2↑。2．利用图中装置分别电解饱和NaCl溶液、NaNO3溶液产生的现象相同吗？为什么？提示：不相同。因为电解饱和NaCl溶液，阳极(A试管内)发生：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(B试管内)发生：2H＋＋2e－===H2↑，若不考虑Cl2、H2的溶解，理论上气体体积相同；电解NaNO3溶液实质是电解水，阳极(A试管内)发生：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极(B试管内)发生：4H＋＋4e－===2H2↑，两者的体积比为1∶2。类型电极反应特点例子实际电解对象电解质浓度溶液pH电解质溶液复原电解电解质型电解质的离子放电HClHCl减少增大加HClCuCl2CuCl2减少－加CuCl2类型电极反应特点例子实际电解对象电解质浓度溶液pH电解质溶液复原电解水型阳极OH－放电，阴极H＋放电NaOHH2O增大增大加H2OH2SO4H2O增大减小加H2ONa2SO4，KNO3H2O增大不变加H2O类型电极反应特点例子实际电解对象电解质浓度溶液pH电解质溶液复原放出氢气生成碱型阴极H＋放电NaCl电解质和水部分离子浓度减少增大加HClKBr加HBr放出氧气生成酸型阳极OH－放电AgNO3电解质和水部分离子浓度减少减小加Ag2OCuSO4加CuO易错提醒对于电解水型的电解池，阳极OH－放电，剩余H＋，故阳极附近溶液中c(H＋)大于c(OH－)，溶液显酸性；阴极H＋放电，剩余OH－，故阴极附近溶液中c(OH－)大于c(H＋)，溶液显碱性。因此，一般阳极OH－放电产生O2时，阳极附近溶液显酸性，阴极H＋放电产生H2时，阴极附近溶液显碱性。【例题】(双选)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(NO3)2溶液③电解KOH溶液④电解NaCl溶液A．通电进行一段时间后四份溶液的pH均增大B．反应②中通电一段时间后，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、阳两极上气体产物的物质的量之比为1∶1√√BD

[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；反应②电解产物为Cu和O2，所以加氧化铜固体可恢复，B正确；反应④阳极产生Cl2，阴极产生H2，物质的量之比为1∶1，D正确。][母题发散](1)反应③、④中需向溶液中加入什么物质可复原？(2)反应②中向溶液中加入Cu(OH)2可复原吗？提示：(1)③加H2O、④加HCl。(2)不可，因为Cu(OH)2和CuO相比，多了H2O，不能恢复到原浓度。方法技巧电解后溶液复原时遵循的原则少什么(元素的种类及原子个数比)加什么(按所少元素原子个数比组合成一种新物质加入)。1．用惰性电极电解Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液，最先从阴极和阳极上析出的物质分别是(

)A．H2和Cl2

B．Ag和Cl2

C．H2和O2

D．Ag和O2

√2．用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，电解过程中，溶液中pH依次为减小、不变、增大的是(

)A．HCl、HNO3、K2SO4B．AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2C．CaCl2、KOH、NaNO3D．CuSO4、Na2SO4、KCl

√1．电解池：电能转化为化学能的装置。2．阳极：发生氧化反应、电子流出、阴离子移向的电极；阴极：发生还原反应、电子流入、阳离子移向的电极。3．阳极放电顺序：活性电极＞阴离子(还原性强的阴离子先放电)；阴极放电顺序：氧化性强的阳离子先放电。

知识必备51．下列说法正确的是(

)A．电解KCl溶液时，阴极上的电极反应为K＋＋e－===KB．电解熔融NaCl的装置中，Na＋向阳极移动、Cl－向阴极移动C．用石墨作电极电解熔融MgCl2，阴极上析出单质镁，阳极上会有气体产生D．在电解装置中，电子从阴极通过电解质溶液流向阳极学习效果随堂评估√243题号15243题号1C

[电解KCl溶液时，根据离子的放电顺序，阴极上H＋得电子，即2H＋＋2e－===H2↑，A项错误；接通电源后阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，B项错误；用石墨作电极电解熔融MgCl2时，Mg2+在阴极上得电子，被还原，得到单质Mg，Cl－在阳极失电子被氧化，得到Cl2，C项正确；电解池中，电子不能通过电极进入电解质溶液，D项错误。]52．用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液：①CuCl2

②CuSO4

③NaCl

④NaNO3

⑤HCl

⑥H2SO4

⑦KOH。其中只有水被电解的有(

)A．①②⑤

B．②④⑥⑦

C．④⑥⑦

D．③⑤⑥⑦23题号14√523题号14C

[用石墨作电极，离子的放电顺序，阳极：S2->I－>Br－>Cl－>

OH－>含氧酸根离子，阴极：Ag＋>Fe3+>Cu2+>H＋(酸)>Fe2+>Zn2+>H＋(水)，所以①CuCl2溶液中放电的是铜离子和氯离子，CuCl2被电解；②CuSO4溶液中放电的是铜离子和氢氧根离子，硫酸铜和水都被电解；③NaCl溶液中放电的是氯离子和氢离子，氯化钠和水都被电解；④NaNO3溶液中放电的是氢离子和氢氧根离子，只有水被电解；⑤HCl溶液中放电的是氢离子和氯离子，氯化氢被电解；⑥H2SO4溶液中放电的是氢离子和氢氧根离子，只有水被电解；⑦KOH溶液中放电的是氢离子和氢氧根离子，只有水被电解。故只有水被电解的是④⑥⑦。]53．(双选)如图，两电极上发生的电极反应为a极：Cu2+＋2e－===

Cu；b极：Fe－2e－===Fe2+。下列说法正确的是(

)A．装置中电解质溶液一定含有Cu2+B．该装置一定是化学能转化为电能C．a、b可能是同种电极材料D．a极上一定发生氧化反应23题号41√√523题号41AC

[该装置既可构成原电池，也可构成电解池。当构成原电池时，a极材料是活动性比铁差的金属或石墨，b极材料为铁，电解质溶液含Cu2+；当构成电解池时，a极作阴极，b极作阳极且必须是铁电极，电解液中含Cu2+，A、C项符合题意。]5243题号14．某同学用如下装置进行实验①和②，在相同时间内，记录现象如下(溶液的温度变化均不明显)。实验装置实验序号电极材料实验现象

①铂两极均产生大量无色气泡，两极区的溶液均未见白色浑浊②石墨两极均产生大量无色气泡，阴极区未见白色浑浊，阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡5243题号1

√5243题号1D

[利用惰性电极电解饱和Ca(OH)2溶液，在阴极，水电离出的氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A错误；②中阳极区产生白色浑浊，分离出该白色固体，加酸溶解，产生气泡，说明该白色浑浊的主要成分为碳酸钙，B错误；②中阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，氧气与电极材料石墨反应生成二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙，这是产生白色浑浊的主要原因，C错误，D正确。]243题号15．如图是用铂丝做电极，电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色[指示剂变色范围的pH为6.8～8.0，酸性－红色，碱性－黄色，Mg(OH)2开始沉淀的pH＝9]。接通电源一段时间后A管产生白色沉淀，回答下列问题：5243题号1(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是______(填编号)。①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄③A管溶液不变色④B管溶液不变色(2)写出A管中发生的反应：_______________________________________________________________________________________。(3)写出B管中发生的反应：_______________________________________________________________________________________。5①④2H＋＋2e－===H2↑、Mg2+＋2OH－===Mg(OH)2↓[或2H2O＋2e－＋Mg2+===H2↑

＋Mg(OH)2↓]4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑

＋4H＋)243题号1(4)检验b管中气体的方法是________________________________________________________________________________________。(5)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是___________________________________________________。5

用拇指堵住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃白色沉淀溶解，溶液呈红色课时分层作业(七)电解的原理题号135246879101112(选择题只有一个选项符合题目要求)1．用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，下列说法中不正确的是(

)A．阴极发生的电极反应为Cu2+＋2e－===CuB．阳极发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑C．若有6.4g金属Cu析出，放出的O2为0.05molD．恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2使溶液恢复到原来的浓度√1314题号135246879101112D

[用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，阴极发生的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu，阳极发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，若有6.4g金属Cu(即0.1mol)析出，转移电子是0.2mol，放出的O2为0.05mol，恰好电解完时，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的浓度，A、B、C正确，D错误。]1314题号135246879101112

√1314题号135246879101112

1314题号1352468791011123．有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是(

)√1314A．甲中负极反应为2H＋＋2e－===H2↑B．乙中阳极反应为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题号135246879101112C

[由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应为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：I－>Cl－，电解开始时阳极产生I2，D错。]1314题号1352468791011124．电解100mL含c(H＋)＝0.3mol·L-1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是(

)A．0.10mol·L-1Ag＋B．0.20mol·L-1Cu2+C．0.30mol·L-1Mg2+D．0.40mol·L-1Ca2+√1314题号135246879101112B

[A．Ag＋在H＋之前放电，0.10mol·L-1Ag＋中Ag＋物质的量为0.01mol，电路中通过0.04mol电子时，Ag＋已经全部放电，析出金属银的质量是1.08g；B．Cu2+在H＋之前放电，0.20mol·L-1Cu2+中Cu2+的物质的量为0.02mol，电路中通过0.04mol电子时，Cu2+已经全部放电，析出金属铜的质量是1.28g；C．Mg2+的放电顺序在H＋后面，所以含有这种阳离子的盐溶液中，阴极上放出H2，不会析出金属Mg；D．Ca2+的放电顺序在H＋后面，所以含有这种阳离子的盐溶液中，阴极上放出H2，不会析出金属Ca。]1314题号135246879101112

√1314题号135246879101112

1314题号1352468791011126．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：①中阳极：2H2O－4e－===4H＋＋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√1314题号135246879101112B

[①中有外加电源，为电解池，②为原电池，A项错误；①中电解水，硫酸浓度增大，②中消耗硫酸，硫酸浓度减小，B项正确；②中正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C项错误；②中H＋向正极移动，D项错误。]1314题号1352468791011127．如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是(

)1314题号135246879101112

1314√题号135246879101112

1314题号1352468791011128．用Pt做电极，电解含c(Cu2+)∶c(Na＋)∶c(Cl－)＝1∶2∶4的混合溶液，在任何情况下，阴、阳两极下不可能同时发生的反应是(

)A．阴极：2H＋＋2e－===H2↑

阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．阴极：2H＋＋2e－===H2↑

阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑C．阴极：Cu2+＋2e－===Cu

阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑D．阴极：Cu2+＋2e－===Cu

阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑√1314题号135246879101112C

[阳离子的放电顺序：Cu2+>H＋；阴离子的放电顺序：Cl－>

OH－；c(Cu2+)∶c(Cl－)＝1∶4；H＋、OH－来源于溶液中水的电离；Cu2+和OH－

不能同时在阴极和阳极放电，C项符合题意。]1314题号1352468791011129．用如图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉-KI试纸的C端变为蓝色。1314题号135246879101112(1)E为电源的_____极，F为电源的_____极。(2)A中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________。(3)D端的电极反应为_______________________________________。1314负正

4Ag＋4HNO3＋O2↑

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑题号135246879101112[解析]本题实质上是三个电解装置串联，首先判断电源的正、负极，根据C端变为蓝色可知，C端为阳极，D端为阴极，则E为负极，F为正极。A中是以Pt为阳极、Fe为阴极电解AgNO3溶液的电解池。D端为阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。1314题号135246879101112(选择题有一个或两个选项符合题目要求)10．用电解法可提纯含有某些含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是(

)1314A．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑B．通电后阴极区附近溶液pH会减小C．K＋通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区D．提纯的KOH溶液从b出口导出√√题号135246879101112BC

[电解除杂过程相当于电解水，阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，A项正确；电解时，阴极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，氢氧根离子浓度增大，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，B项错误；K＋通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；在阴极附近产生氢氧根离子，钾离子向阴极移动，所以除去杂质后氢氧化钾溶液从b出口导出，D项正确。]1314题号13524687910111211．用惰性电极电解含0.2molCuSO4的溶液一段时间后，阳极上生成标准状况下4.48L气体，欲使电解质溶液恢复电解前的状况，应加入(

)A．0.2molCuSO4

B．0.2molCuOC．0.2molCu(OH)2 D．0.2molCuCO3√1314题号135246879101112

1314题号13524687910111212．为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源(左池)，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸(右池)，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下：1314题号135246879101112

1314√√题号135246879101112

1314题号13524687910111213．如图所示，X和Y均为石墨电极：1314(1)若电解液为滴有酚酞溶液的饱和食盐水，电解反应的离子方程式为___________________________________________________________________。电解过程中________(填“阴”

或“阳”)极附近会出现红色。

＋H2↑

＋2OH－阴题号135246879101112(2)若电解液为500mL含A溶质的某蓝色溶液，电解一段时间，观察到X电极表面有红色固体生成，Y电极有无色气体生成。当溶液中原有溶质完全电解后，取出X电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6g。①电解后溶液的c(H＋)＝___________。要使电解后溶液恢复到电解前的状态，需加入一定量的_________________(填物质的化学式，假设电解前后溶液的体积不变)。13140.1mol·L-1CuO(或CuCO3)题号135246879101112②请推测原溶液中所含的酸根离子可能是_______________。设