高中化学第四章第三节电解池第1课时电解原理教案新人教版必修4Word文件下载.docx

高中化学第四章第三节电解池第1课时电解原理教案新人教版必修4Word文件下载.docx

《高中化学第四章第三节电解池第1课时电解原理教案新人教版必修4Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学第四章第三节电解池第1课时电解原理教案新人教版必修4Word文件下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）通电前，CuCl2溶液中存在的离子是CuCl2电离产生的Cu2＋和Cl－，以及水电离产生的H＋、OH－。

（2）工作原理：

总反应：

Cu2＋＋2Cl－

Cu＋Cl2↑。

（3）CuCl2溶液导电的过程，就是CuCl2电解的过程，就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。

[名师点拨]

　电解时电极名称的判断

（1）根据外接电源的正、负极判断：

电源正极连接的是阳极，电源负极连接的是阴极。

（2）根据电极质量变化判断：

如果电极质量减轻，该电极一定是阳极；

如果质量增加，该电极一定是阴极。

（3）根据电极产物判断：

如果电极上析出Cl2或O2，该电极一定是阳极；

如果电极上产生H2，该电极一定是阴极。

（4）根据溶液颜色变化判断：

如果电解某中性溶液（如NaCl溶液、Na2SO4溶液）时，某电极附近溶液能使酚酞变红色，则该电极为阴极（H＋放电，OH－的浓度变大）。

（5）根据电解质溶液中离子的移动方向判断：

阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

（6）根据电极反应式判断：

发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极是阴极。

[对点演练]

1．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。

则

下列有关判断正确的是（　　）

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

[解析]　电流从电源的正极流出，因此a为电源正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。

电解CuCl2溶液电极反应：

阳极（c电极）2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极（d电极）Cu2＋＋2e－===Cu，故C项正确。

[答案]　C

1．电解时电极产物的判断

（1）阳极产物的判断：

惰性电极时，根据阴离子的还原性强弱顺序加以判断，阴离子的还原性越强，放电越容易。

阴离子的放电顺序：

S2－>

I－>

Br－>

Cl－>

OH－>

含氧酸根>

F－。

（2）阴极产物的判断：

直接根据阳离子氧化性强弱顺序进行判断。

阳离子的氧化性越强，放电越容易。

阳离子放电顺序：

Ag＋>

Hg2＋>

Fe3＋>

Cu2＋>

H＋（浓度大时）>

Sn2＋>

Fe2＋>

Zn2＋>

H＋（浓度小时）>

Al3＋>

Mg2＋>

Na＋。

2．用惰性电极电解电解质溶液的一般规律

类型

电极反应特点

电解质溶液

电解

对象

电解质

浓度

pH

溶液复原

①

电解水型

阴极：

4H＋＋4e－===2H2↑；

阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

强碱（NaOH）

水

增大

加水

含氧酸（H2SO4）

减小

活泼金属的含氧酸盐（Na2SO4）

不变

②

电解电解质型

电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电

无氧酸（HCl）

通氯化氢

不活泼金属的无氧酸盐（CuCl2）

－

加氯化铜

③放H2生碱型

H2O放H2生成碱；

电解质阴离子放电

活泼金属的无氧酸盐（NaCl）

电解质和水

生成新

④放O2生酸型

电解质阳离子放电；

H2O放O2生成酸

不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4）

生成新电解质

加氧化铜

[名师点拨]

　电解后溶液pH的变化规律

（1）电极区域：

①当阴极是由H＋放电产生H2时，阴极区pH变大；

②当阳极是由OH－放电产生O2时，阳极区pH变小。

（2）电解质溶液：

①电解过程中，既产生H2，又产生O2，实质是电解水，溶液浓度增大，因而原溶液若呈酸性，则pH变小；

原溶液若呈碱性，则pH变大；

原溶液若呈中性，则pH不变。

②电解过程中，无H2和O2产生，pH几乎不变。

③电解过程中，只产生H2，溶液中OH－浓度增大，pH变大。

④电解过程中，只产生O2，溶液中H＋浓度增大，pH变小。

2．用惰性电极电解下列溶液，下列说法正确的是（　　）

A．电解稀H2SO4，实质上是电解水，故溶液pH不变

B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小

C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2

D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1

[解析]　电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，浓度增大，故溶液pH减小，A项错误；

电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H＋，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B项错误；

电解Na2SO4溶液时，在阳极发生反应：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，在阴极发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，由于两电极通过电量相等，故放出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C项错误；

电解CuCl2溶液时，阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，两电极通过电量相等，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，D项正确。

[答案]　D

1．下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是（　　）

解析：

选B　A项，该原电池中，锌失去电子作负极，铜作正极，正极上H＋放电生成氢气；

B项，该电解池中，阳极上铜失去电子生成Cu2＋进入溶液，铜电极上不产生气体；

C项，该原电池中，铁失去电子作负极，铜作正极，正极上H＋放电生成氢气；

D项，该电解池中，阳极上银失去电子发生氧化反应，阴极上H＋放电生成氢气，故A、C、D不符合题意，选B。

2.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解

饱和NaCl溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力

的消毒液，设计了如图所示的装置，则下列对电源电极名称和消毒液

主要成分判断正确的是（　　）

A．a为正极，b为负极；

NaClO和NaCl

B．a为负极，b为正极；

C．a为阳极，b为阴极；

HClO和NaCl

D．a为阴极，b为阳极；

选B　用石墨作电极电解饱和NaCl溶液的总反应为2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，为使Cl2被完全吸收制成有较强杀菌能力的NaClO和NaCl消毒液，结合题图可知，应在发生器下端产生Cl2，故下端为阳极，a、b分别为电源负极和正极，发生器底部为Cl－放电生成Cl2，Cl2再与阴极产物NaOH反应生成NaCl和NaClO。

3．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）2

B．NaOH、CuSO4、H2SO4

C．NaOH、H2SO4、Ba（OH）2

D．NaBr、H2SO4、Ba（OH）2

选C　电解质溶液电解时只生成氢气和氧气，相当于电解水。

当电解含氧酸、可溶性强碱、活泼金属的硫酸盐溶液时实质是电解水。

4．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>

a，则该电解质可能是（　　）

A．NaOH　　　　　　B．H2SO4

C．AgNO3D．Na2SO4

选A　电解NaOH溶液相当于电解水，NaOH溶液浓度增大，使溶液的pH升高，A符合要求；

电解H2SO4溶液和电解Na2SO4溶液相似，都使溶液浓度增大，所以溶液的pH分别减小、不变，B、D均不符合要求；

电解AgNO3溶液生成HNO3，溶液的pH减小，C不符合要求。

5．用惰性电极电解下列电解质溶液，请你写出下列反应式（注意得失电子的顺序）。

（1）CuCl2溶液

___________________________________________________________________；

总方程式：

______________________________________________________________。

（2）HCl溶液

_______________________________________________________________。

（3）CuSO4溶液

答案：

（1）Cu2＋＋2e－===Cu　2Cl－－2e－===Cl2↑　

CuCl2

Cu＋Cl2↑　

（2）2H＋＋2e－===H2↑　

2Cl－－2e－===Cl2↑　2HCl

H2↑＋Cl2↑　

（3）Cu2＋＋2e－===Cu　4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑

一、选择题

1．下列有关电解池的说法正确的是（　　）

A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极

B．电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等

C．电解氯化铜溶液时在阴极上有气体生成

D．电解NaCl、CuCl2两种溶液参加反应的物质是相同的

选B　在电解池中，与负极相连的是阴极，A项错误；

电解氯化铜时阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出，C项错误；

电解NaCl溶液时水参加了反应，而电解CuCl2溶液水没有参加反应，D项错误。

2．关于如图所示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．电极反应式：

①中阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋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

选B　①中有外加电源为电解池，②为原电池，A错误；

①中电解水，硫酸浓度增大，②中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；

②中正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，C错误；

②中H＋向正极移动，D错误。

3.如图为直流电源电解稀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电极的小于b电极的

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

选D　a为阴极：

4H＋＋4e－===2H2↑，b为阳极：

4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。

对照分析A、B错误；

a极周围由于H＋放电呈碱性，石蕊溶液显蓝色，b极周围由于OH－放电呈酸性，石蕊溶液显红色，故C错误，D正确。

4．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，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

d电极

正极

负极

Q离子

阳离子

阴离子

选B　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是阳离子，P是阴离子，故B正确。

5.如图装置中发生反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，

下列说法错误的是（　　）

A．a、b不可能是同种材料的电极

B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸

C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸

D．该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸

选A　A项，若两电极材料均为Zn，电解饱和NaCl溶液即可发生该反应；

B项，以Zn作阳极即可；

C项，以Zn作负极，不活泼金属或惰性电极作正极即可；

D项，Zn为负极，Cu为正极，Cu电极上H＋放电。

6．用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（　　）

A．溶液的pH变大

B．c（Na＋）与c（CO

）的比值变大

C．溶液浓度变大，有晶体析出

D．溶液浓度不变，有晶体析出

选D　用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，实际是电解水，故Na2CO3会结晶析出，若保持温度不变，则仍为原温度下的饱和溶液，故溶液浓度不变，pH不变，c（Na＋）∶c（CO

）不变。

7.某同学按如图所示的装置进行电解实验。

下列说法错误的是

（　　）

A．电解过程中，铜电极上有H2产生

B．电解初期，反应的化学方程式为Cu＋H2SO4

CuSO4＋H2↑

C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

D．整个电解过程中，H＋的浓度先不断减小，后基本不变

选A　由题图装置可看出，Cu接电源正极作阳极，石墨接电源负极作阴极。

则阳极反应：

Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应：

2H＋＋2e－===H2↑（起始），随着电解的进行，阳极产生的Cu2＋浓度增大，在电场的作用下向阴极移动，由于Cu2＋的氧化性强于H＋的，因此Cu2＋也会在阴极放电生成单质铜。

在整个电解过程中，起始时H＋的浓度不断减小，随后基本保持不变。

8．用惰性电极电解稀H2SO4、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O2D．Cu和O2

选B　由题意知，溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SO

、NO

、Cl－、OH－，根据离子的放电顺序：

阳离子：

Cu2＋＞H＋＞Na＋，阴离子：

Cl－＞OH－＞SO

，则电极反应式阴极：

Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑。

9．如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是（　　）

b电极

X电极

溶液

锌

石墨

CuSO4

NaOH

银

铁

AgNO3

铜

选A　由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；

因B中a极板不析出金属，C中X为正极可否定，又由b极板有无色无味气体放出，知D项不正确。

10.用Pt电极电解含有0.1molCu2＋和0.1molX3＋的溶液，阴极析出固

体物质的质量m（g）与电路中通过电子的物质的量n（mol）的关系如图所示。

则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是（　　）

A．Cu2＋>

X3＋>

H＋　　　　B．H＋>

Cu2＋

C．X3＋>

H＋>

Cu2＋D．Cu2＋>

X3＋

选D　本题的解题信息在图像中，开始通电就有固体析出，且通过0.2mol电子后，就再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果，X3＋不放电。

二、非选择题

11．用石墨棒作电极，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，电解质的化学式是________。

惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。

再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。

（1）阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。

（2）实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。

（3）实质为放氢气生碱型（或电解盐酸，此处无H＋不合理），即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。

（4）由阳极生成气体和转移电子的量为1∶4，知阳极产生的气体为O2，生成1molO2转移4mole－，金属与电子的物质的量之比为1∶2，故金属为＋2价，即Cu2＋，即为CuSO4。

（1）Na2SO4　

（2）CuSO4　（3）NaCl　（4）CuSO4

12．如图所示，X是直流电源。

Y槽中c、d为石墨棒，Z槽中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________极（用“正”“负”“阴”或“阳”填空）。

②Z槽中e为________极（同上）。

③连接Y、Z槽线路中，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槽中总反应的化学方程式：

③写出Z槽中e极上反应的电极反应式：

d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y槽电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；

直流电源中a为正极，b为负极，Z槽中f为阴极，e为阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。

（1）①负　②阳　③←

（2）①2Cl－－2e－===Cl2↑

②2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

③Cu－2e－===Cu2＋

13．如图为持续电解含有一定量CaCl2水溶液（含酚酞）的装置（以铂为电极），A为电流表。

电解一段时间t1后，将CO2连续通入电解液中。

（1）电解时，F极发生________反应，电极反应为________，E极发生________反应，电极反应为_________________________，电解总反应为________________________________。

（2）电解池中产生的现象：

①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

溶液中含有Ca2＋、H＋、Cl－、OH－，通电时，Ca2＋、H＋移向阴极，H＋放电能力比Ca2＋强，在E极上发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，H2O电离出的H＋放电，OH－富集在阴极（E极），则使阴极区溶液变红；

Cl－、OH－移向阳极，Cl－在阳极放电，2Cl－===Cl2↑＋2e－，总反应方程式：

2Cl－＋2H2O电解,Cl2↑＋H2↑＋2OH－；

电解一段时间t1后，溶液中OH－浓度增大，相当于Ca（OH）2、CaCl2的混合溶液，通入CO2发生反应：

Ca2＋＋2OH－＋CO2===CaCO3↓＋H2O，继续通入CO2发生反应：

CaCO3＋CO2＋H2O===Ca（HCO3）2。

（1）氧化　2Cl－－2e－===Cl2↑　还原　2H＋＋2e－===H2↑　2Cl－＋2H2O

2OH－＋H2↑＋Cl2↑

（2）①通电后E极处溶液呈红色　②通电时，E极、F极均有气体生成　③通入CO2时，溶液中先出现白色沉淀，继续通入CO2沉淀又消失

[能力提升]

14．如图所示，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。

A、B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。

M、N是用多微孔的Ni作电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。

G为电流计，K为开关。

C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。

若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。

（1）外电源的正、负极分别是R为________，S为________。

（2）A附近溶液的现象是______________________________________________________，

B附近发生的电极反应式为____________________________________________________。

（3）滤纸上的紫色点向哪方移动：

________（填“A”或“B”）。

（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，C中的电极为________（填“正”或“负”）极，有关的电极反应式为

_____________________________