鲁科版 (2019)选择性必修1第3节 电能转化为化学能——电解学案及答案

课时1 电解的原理

自主学习·必备知识

知识点一 电解熔融氯化钠

1.通电前

熔融氯化钠完全电离为①  和 ，离子作无规则自由运动。

2.通电后

想一想 19世纪初，英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色火焰。这就是发现钾元素的主要过程，在当时社会上引起轰动。

（1）通电过程中阴极发生反应的类型是什么？阳极发生反应的类型是什么？

（2）若将“铂电极”换成铜电极，电解 溶液，会得到什么产物？

答案：（1）阴极钾元素的化合价降低，发生还原反应，则阳极发生氧化反应。

（2） 。

知识点二  电解池及其工作原理

1.电解

将直流电通过①      熔融电解质或电解质溶液       ，在两个电极上分别发生②      氧化反应和还原反应       的过程。

2.电解池

（1）定义：将③      电能       转化为④      化学能       的装置。

（2）组成：⑤      直流       电源、固体电极材料、电解质溶液或⑥      熔融     电解质。

3.电解池的工作原理

（1）电解池的构成条件

.外接直流电源;

.两个电极（阴极、阳极）;

.电解质溶液或熔融电解质;

.形成闭合回路。

（2）电解池的工作原理

⑦     还原     ⑧     氧化     ⑨     阳     ⑩     阴   

想一想  某实验小组模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图所示，该装置能将 和 转化为 和某种燃料 。你能判断电极 的属性和氢离子的移动方向吗？

答案：  电极 与电源负极相连，作阴极;氢离子是阳离子，向电解池阴极移动。

判一判

1.用惰性电极电解 溶液可以得到 和 (  ×   )

2.电解池工作时，阳极发生还原反应，失去电子(  ×   )

3.电解池工作时，阳极上的电子通过电解质溶液移向阴极 (    ×  )

互动探究·关键能力

探究点一 电解池工作原理

情境探究

1.用惰性电极电解氯化铜溶液的装置如图所示，补全下列表格。

（1）电解池工作原理

 （2）实验现象及结论

答案： （1）

答案： （2）

探究归纳

1.电解池的工作原理

2.电解池的阴极、阳极的判断方法

3.电解时的放电顺序与电极产物的判断

（1）基本思路

（2）离子放电顺序

①阴离子的放电顺序

②阳离子的放电顺序

探究应用

例 （2020课标Ⅱ，12，6分）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时， 注入到无色 薄膜中，生成 ，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(     )

A. 为阳极

B. 由银电极向变色层迁移

C. 元素的化合价升高

D.总反应为：

答案： 

解析：由外加电源可知该装置为电解装置。由通电时， 注入无色 薄膜中，生成 可知， 为阳极， 由银电极向变色层（阴极）迁移，A、B正确; 生成 元素的化合价降低，C错误;阳极电极反应式为 ，阴极电极反应式为 ，两极电极反应式相加得总反应式为 正确。

解题感悟

五步法书写电极反应式

迁移应用

1.（2021江苏连云港高二月考）用如图所示装置除去含 废水中的 时，控制溶液 为 ，阳极产生的 将 氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是 (      )

A.用石墨作阳极，铁作阴极

B.阳极的电极反应式：

C.阴极的电极反应式：

D.除去 的反应：

答案： 

解析：石墨作阳极，为惰性电极，溶液中的 放电，电极反应： ，铁作阴极，在碱性环境下发生反应： ，故A、 、C正确;

为 的碱性溶液不可能是 参加反应，离子方程式应为 故D不正确。

2.（ ）化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解 的原理如图所示。下列说法不正确的是(     )

A. 为电源的正极

B.溶液中 从阳极向阴极迁移

C. 电极的电极反应式为

D.电解过程中，每转移 电子，左侧电极就产生

答案： 

解析：根据题图可知， 电极上 转化为 发生还原反应： ，则 电极作阴极，B为电源的负极，故A为电源的正极，A、C项正确;在电解池中阳离子向阴极移动，所以溶液中 从阳极向阴极迁移，B项正确;左侧电极为阳极，电极反应式为 ，则每转移 电子，左侧电极产生 项不正确。

探究点二 用惰性电极进行电解时的电解规律

知识深化

1.用惰性电极进行电解时的电解规律

2.电解方程式的书写步骤

以用石墨作电极电解 溶液为例。

第一步：明确溶液中存在的离子。阳离子： 阴离子： 。

第二步：判断阴、阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极： 阳极： 。

第三步：写出电极反应式和总的电解方程式。

阴极：

阳极： 。

根据得失电子守恒，两极反应式相加得总电解方程式： 。

3.电解后溶液复原的方法

电解后要使电解质溶液复原，需加入适量的某物质，该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。

题组过关

1.（2021河北石家庄高二联考）用指定材料作电极来电解一定物质的量浓度的溶液甲一段时间，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是(     )

答案： 

解析：电解 溶液，都是电解水，所以加水就可复原，A项错误，B项正确;电解 溶液后应加入氯化氢使之复原，C项错误;阳极反应为 阴极反应为 电解质溶液基本不变，不用加任何物质，D项错误。

2.某电解装置如图所示：

（1）利用图中装置分别电解 溶液、 溶液和稀硫酸是否都能产生图中的现象？  。这是因为  。

（2）利用图中装置分别电解饱和 溶液、 溶液产生的现象是否相同？  。这是因为  。

答案： （1）是 ; 电解 溶液、 溶液、稀硫酸实质上都是电解水。

阳极（ 试管内）发生： 阴极（ 试管内）发生：

（2）不相同 ; 电解饱和 溶液，阳极（ 试管内）发生： ，阴极（ 试管内）发生： ，若不考虑 的溶解，理论上气体体积相同;电解 溶液实质是电解水，阳极（ 试管内）发生： ，阴极（ 试管内）发生： ，两者的体积比为1:2

解析： 解答本题的关键在于 两个试管内的气体体积之比为1:2，因此电解过程中两极产物分别为氧气和氢气。

评价检测·素养提升

课堂检测

1.下列电解不同物质的电极反应式中错误的是(     )

A.用石墨电极电解饱和食盐水，阴极：

B.用铜电极电解 溶液，阳极：

C.用石墨电极电解熔融的 ，阴极：

D.用石墨电极电解 溶液，阳极：

答案： 

解析：食盐水中存在 和 两种阳离子，根据放电顺序，阴极 放电，电极反应式为 项错误。

2.利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是(     )

A. 电极上发生氧化反应

B.该装置能将化学能转化为电能

C.电解质溶液中 从 电极向 电极迁移

D.若 电极为铜，则电极反应式为

答案： 

解析： 电极与电源负极相连， 电极为阴极，阴极上发生还原反应，A项错误;该装置是电解池，将电能转化为化学能，B项错误;电解池中，阳离子 向阴极（ 电极）移动，C项错误; 电极为阳极，若 电极为 ，则电极反应式为 项正确。

3.下列说法正确的是(     )

A.电解 溶液时，阴极上的电极反应为

B.电解熔融 的装置中， 向阳极移动、 向阴极移动

C.用石墨作电极电解熔融的 ，会在阴极上析出单质镁，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液流向阳极

答案： 

解析：电解 溶液时，根据离子的放电顺序，阴极上 得电子，电极反应为 项错误;电解装置中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，B项错误;用石墨作电极电解熔融 时， 在阴极上得电子，被还原，得到单质 在阳极失电子被氧化，得到 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。

素养视角

1.（2021山东威海一中高二月考）将下图装置的 闭合，下列判断正确的是(     )

A. 电极上发生还原反应

B.片刻后盐桥中的 向乙装置中移动

C.片刻后在 点滴加酚酞观察到滤纸变红

D.片刻后在 点滴加淀粉 溶液观察到滤纸无变化

答案：

解析：题给装置为原电池， 为负极， 为正极， 电极上发生氧化反应，A项错误;原电池中阴离子移向负极，即盐桥中的 向甲装置中移动，B项错误;用饱和氯化钠溶液浸湿的滤纸相当于电解池，其中 是阴极，发生还原反应： ， 浓度不断增大，溶液呈碱性，酚酞遇碱变红， 是阳极，发生氧化反应： ，氯气能使淀粉 溶液变蓝，C项正确、D项错误。