高中化学化学反应原理学案121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[学习目标定位]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，熟悉电解规律和电解产物的判断方法。一电解原理1．下图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。(1)通电前熔融NaCl中存在的微粒有____________，这些微粒的运动状态是________________。(2)通电后①离子运动方向：阳离子________(填离子符号)移向____电极，阴离子________(填离子符号)移向________电极，②电极上发生的反应：铁电极：________________________________，发生________反应；石墨电极：________________________________，发生________反应。(3)由以上分析可知：熔融的NaCl在____________作用下发生了________________________，分解生成了____________。2．电解与电解池(1)电解让__________通过电解质溶液或熔融的电解质，而在两电极上分别发生________反应和________反应的过程叫做电解。(2)电解池①定义：将____能转化为________能的装置。②组成：与________相连的两个固体________；________________或熔融的电解质：形成________________。③电极名称与电极反应：阳极：与电源________极相连，溶液中________移向此极，________电子，发生________反应。阴极：与电源____极相连，溶液中________移向此极，________电子，发生________反应。④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。1.电解池的工作原理示意图2．电解池阴、阳极的判断1．下列关于电解的叙述中，正确的是()①电解是把电能转变成化学能②电解是把化学能转变成电能③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化④某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现⑤任何水溶液电解时，必将导致氧化还原反应A．②③④ B．①②③④C．①②④ D．①③④⑤2．如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是()A．通过该装置可以将化学能转化为电能B．石墨电极为正极C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质D．电流从负极流出，流入铁电极二酸、碱、盐溶液的电解规律1．按下图所示装置完成实验。(1)填写下表：实验现象实验结论检流计指针发生偏转说明________________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，能使湿润的碘化钾淀粉试纸______(2)实验原理分析①氯化铜溶液中的电离过程有________________________________________，________________________________________；溶液中存在的离子有____________________________。通电前，这些离子在溶液中做自由运动。②通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做________________，即____________趋向a极，________________趋向b极。③a极电极反应式是____________________________，b极电极反应式是________________________________，总反应式是________________________________________________________________________。2．有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。用惰性电极电解时，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________________________________。3．用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：①H2SO4；②HCl；③NaOH；④Na2SO4；⑤CuCl2；⑥NaCl；⑦CuSO4。回答下列问题：(1)阴极反应式与①相同的有________，其电极反应式是__________________；与⑤相同的有____，其电极反应式是________________________。(2)阳极反应式与①相同的有________，其电极反应式是__________________；与②相同的有________，其电极反应式是________________________。(3)写出下列电解的化学方程式：③________________________________________________________________________；⑥________________________________________________________________________；⑦________________________________________________________________________。(4)只有水发生电解的是________，只有电解质本身发生电解的是________，电解质和水都发生电解的是____________________________________________________________。(5)电解后溶液的pH显著增大的是________，减小的是________，不变的是________(忽略离子水解的影响)。(6)欲使电解后的溶液复原，只加入水的是________，只加入电解质的是________；欲使电解后的⑥复原需________________，欲使电解后的⑦复原需加入________。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。2．电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活性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：K＋<Ca2＋<Na＋<Mg2＋<Al3＋<H＋(来自水的电离)<Zn2＋<Fe2＋<Sn2＋<Pb2＋<H＋(来自酸的电离)<Cu2＋<Fe3＋<Hg2＋<Ag＋。(2)阳极：电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。3．用惰性电极进行电解时的电解规律类型电极反应特点溶液种类电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：2H＋＋2e－=H2↑阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑NaOHH2SO4Na2SO4电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HClCuCl2放H2生碱型阴极：H2O放出H2生成碱阳极：电解质的阴离子放电NaCl电解质和水生成新____放O2生酸型阴极：电解质的阳离子放电阳极：H2O放出O2生成酸CuSO4电解质和水生成新______3．用石墨电极电解CuCl2溶液。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．如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)①电源上b为________(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)极。②Z池中e为________极。③连接Y、Z池线路中，电子流动的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。(2)①写出c极上反应的电极反应式：_______________________________________________________________________________________________________________。②写出Y池中总反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③写出Z池中e极上反应的电极反应式：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．用石墨棒做阳极、铁棒做阴极电解熔融的氯化钠，下列说法中正确的是()A．石墨周围有大量的Na＋B．铁棒质量增加C．电子通过电解质溶液由石墨棒流向铁棒D．铁棒电极发生氧化反应2．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)23．右图所示为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A．逸出气体的体积，a电极小于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．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色4．下图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断正确的是()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5．某同学为了使反应2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能进行，设计了如图所示的四个实验，你认为可行的方案是()

答案精析一新知导学1．(1)Na＋、Cl－自由移动(2)①Na＋铁Cl－石墨②2Na＋＋2e－=2Na还原2Cl－－2e－=Cl2↑氧化(3)直流电氧化还原反应Na和Cl22．(1)直流电氧化还原(2)①电化学②直流电源电极电解质溶液闭合回路③正阴离子失去氧化负阳离子得到还原④负阴阳正归纳总结1．(从左到右，从上到下)还原氧化阳阴2.(从左到右，从上到下)正负氧化还原流入流出流出流入阴阳阴阳活学活用1．D[把化学能转变成电能的装置是原电池；只要电解，必将发生氧化还原反应，也一定发生化学变化；一些不能自发进行的反应，可以借助电解来实现，故选D。]2．C二新知导学1．(1)(从左到右，从上到下)电解质溶液在导电红色物质析出金属铜变蓝产生了氯气(2)①CuCl2=Cu2＋＋2Cl－H2OH＋＋OH－Cu2＋、Cl－、H＋、OH－②定向移动Cl－、OH－Cu2＋、H＋③2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=CuCuCl2eq\o(=,\s\up7(通电))Cu＋Cl2↑2．②I－>Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)①Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋3．(1)②③④⑥2H＋＋2e－=H2↑⑦Cu2＋＋2e－=Cu(2)③④⑦4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤⑥2Cl－－2e－=Cl2↑(3)③2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2↑＋O2↑⑥2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑⑦2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2H2SO4＋2Cu＋O2↑(4)①③④②⑤⑥⑦(5)②③⑥①⑦④⑤(6)①③④②⑤通入HCl气体CuO归纳总结3．(从左到右，从上到下)水增大增大加水水增大减小加水水增大不变加水电解质减小增大加氯化氢电解质减小略增大加氯化铜电解质增大加氯化氢电解质减小加氧化铜活学活用3．A4．(1)①负②阳③←(2)①2Cl－－2e－=Cl2↑②2NaCl＋2H2Oeq\o(=