第四章 第二节 第一课时 电解原理教学设计--上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1
展开第四章 化学反应与电能
第二节 电解池
2.1 第一课时 电解原理
一、电解原理
【实验4—2】电解氯化铜溶液
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红色物质 | 析出金属铜 |
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变蓝 | 产生了氯气 |
实验原理分析：
①氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。
②通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。
③a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式是CuCl2Cu＋Cl2↑。
④结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。
1.电解和电解池
(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的电极名称：
阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。
(4)电解池的构成条件：
①具有直流电源；
②两个电极(阴极、阳极)；
③电解质溶液或熔融电解质；
④形成闭合回路。
（5）工作原理：
电子和离子移动方向：
①电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。
②离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。
例1.如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
【答案】 ③⑥
【注】电解池装置和原电池装置的区分：
①原电池必须发生自发进行的氧化还原反应，电解池可以不是自发进行的反应。
②电解池有外加电源，原电池没有。
例2.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如图中，下列有关分析完全正确的是( )
选项 | A | B | C | D |
a电极 | 阳极 | 阴极 | 阳极 | 阴极 |
d电极 | 正极 | 正极 | 负极 | 负极 |
Q离子 | 阳离子 | 阳离子 | 阴离子 | 阴离子 |
【答案】B
2.电极反应产物的判断
(1)阳极
阴离子失电子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>最高价含氧酸根。
(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＋。
3.电极反应式书写步骤
（1）确定电解池阴、阳极
（2）确定阴、阳极的反应物及产物（结合放电顺序）
（3）列出得失电子，结合环境电荷守恒配平
（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。
【拓展】酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)
电解质及类别 | 电极反应式 | 电解 物质 | pH 变化 | 溶液复 原方法 | |
电解 水型 | H2SO4含氧酸 | 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ | H2O | 减小 | 加入 H2O |
NaOH强碱 | 增大 | ||||
Na2SO4活泼金属的含氧酸盐 | 不变 | ||||
电解 电解 质型 | HCl无氧酸 | 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ | HCl | 增大 | 加入 HCl |
CuCl2不活泼金属的无氧酸盐 | 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu | CuCl2 |
| 加入 CuCl2 | |
放H2 生碱 型 | NaCl活泼金属的无氧酸盐 | 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ | NaCl、 H2O | 增大 | 加入 HCl |
放O2 生酸 型 | CuSO4不活泼金属的含氧酸盐 | 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu | CuSO4、 H2O | 减小 | 加入 CuO或 CuCO3 |
例3.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
【答案】B
例4．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]
【答案】D
例5.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
【答案】D
例6.用石墨作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SO等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：
(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是________。
(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是________。
(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是________。
(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质是________。
【答案】(1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4
例7.用如图所示的装置进行电解。通电后发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。
（1）E为电源的____极。
（2）A中发生反应的化学方程式为__________________________________。
（3）在B中观察到的现象是_______________________________________________________。
（4）D端的电极反应式为____________________________________________。
【答案】（1）负 （2）4AgNO3＋2H2O4Ag＋4HNO3＋O2↑
（3）铜片溶解，石墨电极上有气体生成，溶液中有蓝色沉淀生成 （4）2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－
