第4章第2节-电解池(第1课时-电解原理)(学生版)

《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修1）》第四章化学反应与电能第二节电解池第1课时电解原理一、电解原理【实验探究】〔实验4—2〕按下图所示装置完成电解CuCl2溶液实验，并填写下表。实验装置实验现象实验结论电流表指针发生偏转与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层红色物质与直流电源正极相连的石墨棒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蓝电极名称电化学中规定：（1）阴极：与直流电源极相连的电极；（2）阳极：与直流电源极相连的电极。1．实验原理分析：（1）通电前①电解质的电离eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氯化铜的电离：；,水的电离：。))②故溶液中存在的离子有，通电前离子在溶液中作运动。（2）通电时①在电场的作用下，溶液中的离子作运动，即Cl－、OH－趋向极，Cu2＋、H＋趋向极。②离子的放电eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳极电极反应式：(反应)；,阴极电极反应式：(反应)。))故总反应：。【深度思考】在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有放电？2．电解和电解池（1）电解：使电流通过而在阳极、阴极引起反应的过程。（2）电解池：将能转化为能的装置(也称)。【思考与讨论】请结合教材上图4-10Ⅱ绘制反映电解池工作原理的示意图。示意图要求包括以下内容：（1）注明电解池的组成。（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域。（3）标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。（4）总结归纳电解池的构成条件【方法导引】电化学过程的系统思想与方法（1）由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。（2）作为事物的一种普遍存在形式，系统无处不在。（3）基于系统思想的研究方法：注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。例如，在比较原电池和电解池的异同时，可以认识到，作为一个系统:①相同之处：ⅰ．原电池和电解池的装置构成是基本相同的：ⅱ．工作时，都涉及电极上发生的氧化还原反应及电解质溶液中阴、阳离子的定向迁移;②不同之处：ⅰ．原电池是系统发生化学反应对环境做电功；ⅱ．电解池则是环境对系统做电功并使其发生化学反应。【理解应用】如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。【方法技巧】电极反应式的书写步骤（1）分析离子种类：找全离子并分阴、阳两组(包括水溶液中的H＋和OH－)。（2）排出阴、阳两极的放电顺序①阳极eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(活性电极：金属做阳极(Pt、Au除外)，金属电极放电（失电子）；,惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电：))eq\o(,\s\up15(放电顺序：))eq\o(↓,\s\up15(S2－))eq\o(↓,\s\up15(>I－))eq\o(↓,\s\up15(>Br－))eq\o(↓,\s\up15(>Cl－))eq\o(↓,\s\up15(>OH－))eq\o(↓,\s\up15(>含氧酸根离子))eq\o(↓,\s\up15(>F－))电极产物：SI2Br2Cl2O2在水溶液中不放电②阴极：放电顺序与电极材料无关，氧化性强的离子先放电（得电子）：放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。电极产物：eq\o(Ag,\s\up11(↓))eq\o(Fe2＋,\s\up11(↓))eq\o(Cu,\s\up11(↓))eq\o(H2,\s\up11(↓))eq\o(Fe,\s\up11(↓))eq\o(H2,\s\up11(↓))eq\o(在水溶液中不放电,\s\up11(↓))（3）写出两极电极反应式（4）写出电解总反应式：调平两极转移电子数目后，将两极反应式相加即可得总反应方程式。〔理解应用〕以惰性电极“电解KCl溶液”为例第一步：写出溶液中存在的离子第二步：比较放电顺序阳极____优先放电，在阳极生成_______。阴极____优先放电，在阴极生成_______。第三步：写出电极反应阳极阴极第四步：写出电解方程式【拓展延伸】用惰性电极电解下列电解质溶液，完成表格各项。（1）电解H2O型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式阴极反应式电解方程式pH变化复原加入物质（2）电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式阴极反应式电解方程式pH变化复原加入物质（3）电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式阴极反应式电解方程式pH变化复原加入物质〔方法技巧〕电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。【预习检验】1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。（1）电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。 ()（2）某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。 ()（3）电解池的阳极发生还原反应()（4）电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极（）（5）用惰性电极电解氯化钠溶液，Na＋不放电，说明Na＋的氧化性弱 ()（6）电解池中，若用活泼性不同的金属作电极，活泼性强的为阳极（）（7）用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－Na()（8）电化学规定：失去电子发生氧化反应的是阳极，所以原电池的负极也可以称为阳极()（9）电解时，电极质量减少的电极必为阳极；电极质量增加的电极必为阴极（）2．关于如图所示①②两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：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，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3．用石墨电极电解CuCl2溶液(如图)。下列分析正确的是()A．a端是直流电源的负极B．通电使CuCl2发生电离C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－=CuD．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体4．用石墨作电极，电解稀Na2SO4溶液的装置如图所示，通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是()A．逸出气体的体积：A电极＜B电极B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．A电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D．电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性5．如图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a电极质量增加，b电极处有无色无味气体放出，符合这一情况的是表中的()abX溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl26．某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法不正确的是()A．电解过程中，铜电极上有H2产生B．电解初期，总反应方程式为Cu＋H2SO4eq\o(=,\s\up10(电解))CuSO4＋H2↑C．电解一段时间后，石墨电极上有铜析出D．电解过程中，H+的浓度减小7．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－5种离子中两两恰当的组成电解质，用惰性电极电解，把符合情况的电解质及复原方法填写在表格内。电解情况采用的电解质复原的物质电解质质量减少，水量不变电解质质量不变，水量减少电解质和水量都减少8．按下图装置进行实验，并回答下列问题。（1）判断装置的名称：A池为________________；B池为________________。（2）铜极为________极，电极反应式为________________________________。（3）B装置中，C1与C2均为石墨棒，石墨棒C1为________极，电极反应式为___________________，石墨棒C2附近发生的实验现象为_________________________________________________。9．用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉­KI试