学年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第1课时《电解原理》知识点归纳及例题演练.docx

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学年高中化学第四章电化学基础第三节第1课时《电解原理》知识点归纳及例题演练

第一课时　电解原理

1．电解池组成“三条件”：

①外接电源；②电解质溶液；③闭合回路。

2．离子放电“两顺序”（惰性电极）：

阳极：

S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－；

阴极：

Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋（酸）＞Sn2＋＞Zn2＋＞Fe2＋＞H＋（H2O）＞Al3＋。

3．电解池阴、阳极“四特点”：

阳极：

外接直流电源正极——流出电子——发生氧化反应——阴离子移向

阴极：

外接直流电源负极——流入电子——发生还原反应——阳离子移向

电解原理

[自学教材·填要点]

1．电解CuCl2溶液

（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。

2．电解和电解池

（1）电解：

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

（2）电解池：

在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置。

（3）电解池的两极：

阳极——与电源正极相连，发生氧化反应；

阴极——与电源负极相连，发生还原反应。

（4）构成电解池的条件：

①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。

（5）离子的定向移动：

阴离子移向阳极；阳离子移向阴极。

（6）电子的流向：

电源负极―→阴极

阳极―→电源正极。

[师生互动·解疑难]

（1）惰性电极是指石墨、Au、Pt等电极，除Au、Pt以外的金属电极是活性电极。

（2）阳极产物的判断：

①首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解。

如果是惰性电极，根据阴离子的放电顺序加以判断。

②阴离子的放电顺序：

S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。

（3）阴极产物的判断：

直接根据阳离子放电顺序进行判断。

阳离子放电顺序：

Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（浓度大）>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋（浓度小）＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋。

1．写出用惰性电极电解下列溶液时的电极反应式和总反应方程式：

（1）电解HCl溶液：

①阳极：

__________________________________________________________________；

②阴极：

__________________________________________________________________；

③总反应式：

_______________________________________________________________。

（2）电解CuSO4溶液：

①阳极：

_________________________________________________________________；

②阴极：

________________________________________________________________；

③总反应式：

_______________________________________________________________。

答案：

（1）①2Cl－－2e－===Cl2↑

②2H＋＋2e－===H2↑

③2HCl

H2↑＋Cl2↑

（2）①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

②2Cu2＋＋4e－===2Cu

③2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑

使用惰性电极电解电解质溶液的类型

[自学教材·填要点]

类型

电解质特点

实例

电极反应式

电解方程式

电解对象

电解质溶液浓度的变化

溶液pH变化

阴极

阳极

电解水型

含氧酸

H2SO

4H＋＋4e

－===2H2↑

4OH－－

4e－===2H2O

2H2O

＋O2↑2H2↑＋O2↑

水

增大

减小

可溶性强碱

NaOH

增大

活泼金属含氧酸盐

KNO3

不变

s电解电解质型

无氧酸

HCl

2H＋＋2e－===H2↑

2Cl－－2e－===Cl2↑

2HCl

H2↑＋Cl2↑

电解质

减小

增大

不活泼金属无氧酸盐

CuCl2

Cu2＋＋2e－===Cu

2Cl－－2e－===Cl2↑

CuCl2

Cu＋Cl2↑

放H2生碱型

活泼金属无氧酸盐

NaCl

2H＋＋2e－===H2↑

2Cl－－2e－===Cl2↑

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

电解质和水

生成新电解质

增大

放O2生酸型

不活泼金属含氧酸盐

CuSO4

2Cu2＋＋4e－===2Cu

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑

电解质和水

生成新电解质

减小

[师生互动·解疑难]

（1）用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。

（2）若阴极为H＋放电，则阴极区c（OH－）增大；若阳极区OH－放电，则阳极区c（H＋）增大；若阴、阳极分别同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大（饱和溶液例外）。

（3）电解后要恢复原电解质溶液的浓度，需要加入适量的某物质，该物质一般是阴极与阳极产物的化合物。

2．用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液：

①CuCl2　②CuSO4　③NaCl　④NaNO3　⑤盐酸

⑥H2SO4　⑦KOH

其中只有水被电解的有（　　）

A．①②⑤　　　　　　　B．②④⑥⑦

C．④⑥⑦D．③⑤⑥⑦

解析：

只有水被电解，即在阴极上H＋放电（溶液中阳离子是较活泼的金属离子），在阳极上OH－放电（溶液中含有含氧酸根离子或F－），符合这一要求的是④⑥⑦。

答案：

C

主题1：

如何判断某一装置是原电池还是电解池？

甲

单一装置中，若有外接的直流电源，且符合电解装置的其他三个条件（两个电极，电解质溶液，闭合回路），则该装置为电解装置

乙

单一装置中，若无外接直流电源，且符合原电源装置的三个条件（两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路），则该装置为原电池装置

丙

若多个装置相互串联，有外接直流电源时，则串联的装置为电解池；若无外接直流电源，则能发生自发氧化还原反应的装置为原电池，其余装置为电解池

主题2：

将CuSO4和NaCl按物质的量之比1∶3混合，然后用惰性电极进行电解，请与同学共同探讨电解的过程分为几个阶段？

并书写出每一阶段的电极反应式。

甲

第一阶段相当于电解CuCl2溶液

阳极反应式：

2Cl－－2e－===Cl2↑

阴极反应式：

Cu2＋＋2e－===Cu

乙

第二阶段于电解NaCl溶液

其中阳极反应式：

2Cl－－2e－===Cl2↑

阴极反应式：

2H＋＋2e－===H2↑

丙

第三阶段相当于电解水

阳极反应式：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

阴极反应式：

4H＋＋4e－===2H2↑

电解池阴、阳极的判断

[例1]　

如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的________极，可发现滤纸的B极边沿附近有________色出现。

[解析]　当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO

的颜色，即MnO

向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极（浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池），则与A相连的是电池的正极，B为阴极。

阴极区H＋放电生成OH－，使石蕊试纸变蓝。

[答案]　正　蓝

阴、阳极的判断方法

解决这一类电解有色离子的电解质溶液（特别是含MnO

的溶液）的问题时要牢记：

在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

判断方法归纳如下：

1.用惰性电极电解浸有Na2SO4溶液的石蕊试纸，若发现A端试纸变蓝，则A端为电解池的阳极还是阴极？

提示：

试纸变蓝的原因是A端液体呈碱性，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，破坏水的电离平衡，使得c（OH－）＞c（H＋），即A端为电解池的阴极。

电解池电极产物的判断

[例2]　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分别析出的物质分别是（　　）

A．H2和Cl2B．Cu和Cl2

C．H2和O2D．Cu和O2

[解析]　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

、NO

，则阴极：

Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑。

[答案]　B

判断电极产物时的注意事项

（1）对阳极，首先看阳极材料是否为活性电极，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则依据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH－的存在。

（2）对阴极，不论阴极材料是什么，均按照阳离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中H＋的存在。

　　2.若将本题中NaCl改为Na2SO4，

则电解的初始阶段阴极和阳极上析出的物质分别是什么？

提示：

若将NaCl改为Na2SO4，则溶液中存在H＋、Cu2＋、Na＋、SO

、NO

、OH－，离子的放电顺序为，阳离子：

Cu2＋＞H＋＞Na＋，阴离子：

OH－＞SO

＞NO

，则阴极反应式：

Cu2＋＋2e－===Cu，阳极反应式：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故阴极析出Cu，阳极产生O2。

电解后电解质溶液的复原

[例3]　（2011·全国高考）用石墨作电极电解CuSO4溶液。

通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（　　）

A．CuSO4B．H2O

C．CuO`D.CuSO4·5H2O

[解析]　用石墨电极电解CuSO4溶液，发生反应：

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑，

根据电解液的恢复依据“出什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C项正确。

[答案]　C

电解后要恢复原电解质溶液的浓度，须加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。

如用惰性电极电解CuSO4溶液，要恢复原溶液的浓度，可向电解后的溶液中加入CuO，也可以加入CuCO3，但不能加入Cu（OH）2，因为Cu（OH）2与H2SO4，反应生成水，使水量增加。

用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（　　）

A．CuCl2[CuSO4]B．NaOH[NaOH]

C．NaCl[HCl]D．CuSO4[Cu（OH）2]

解析：

电解NaCl溶液放出H2和Cl2，可通入HCl气体；A项应加CuCl2，B项应加水，D项应加CuO。

答案：

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