高中化学 第四章 第三节 电解原理第1课时学案 新人教版选修4.docx

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高中化学第四章第三节电解原理第1课时学案新人教版选修4

电解池

第1课时　电解原理

　理解电解池的工作原理并能熟练书写电极反应式和电池反应方程式。

知识点一　电解原理

阅读教材P79～P80，思考并填空。

1．电解池定义

将电能转化为化学能的装置。

2．电解池构成

（1）直流电源。

（2）电解质溶液（或熔融的电解质）。

（3）两个电极：

阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。

（4）形成闭合回路。

3．电解池工作原理（以电解CuCl2溶液为例）

（1）电池总反应为CuCl2

Cu＋Cl2↑。

（2）电子的流向

电源负极―→阴极

阳极―→电源正极。

1．判断正误

（1）电解池能将化学能转化为电能。

（　　）

（2）电解质溶液导电属于化学变化。

（　　）

（3）电解池的阳极与电源的负极相连。

（　　）

（4）电解时，阳离子向阴极定向移动，阴离子向阳极定向移动。

（　　）

（5）电解任何物质，阳极失电子数与阴极得电子数相等。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）√

2．如图所示装置中，属于电解池的是（　　）

解析：

选C。

形成电解池时应有外接电源，A、B项不符合；电解池的两极应插入电解质溶液或熔融的电解质中形成闭合回路，D项不符合。

1．电解池阴、阳极的判断

2．电极产物的判断

（1）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，溶液中的阴离子不失去电子。

如果是惰性电极，则要看溶液中阴离子的失电子能力，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－。

（2）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＋（浓度大时）>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋（浓度小时）>Al3＋>Mg2＋>Na＋。

（1）中学阶段遇到的在水溶液中电解时阴极产物判断的情况可由放电顺序：

Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>…即可解决问题。

（2）判断阴极产物时，不管电极材料如何，均是溶液中的离子放电。

　用石墨电极电解CuCl2溶液（如图所示）。

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－===Cu

D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体

[解析]　据图可知，Cu2＋向U形管的左端移动，Cl－向U形管的右端移动，根据“阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动”得出a端是直流电源的负极，b端是直流电源的正极，A正确；通电使CuCl2发生电解，而不是电离，阳极上发生反应2Cl－－2e－===Cl2↑，因此在阳极附近观察到黄绿色气体，阴极上发生的反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，故B、C、D错误。

[答案]　A

　用铜棒替换b端所连石墨电极，会发生什么变化？

答案：

b端为正极，连接Cu作阳极，换成石墨电极后Cu直接放电：

Cu－2e－===Cu2＋，不再产生Cl2。

　　　　　电解原理

1.如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中a、b为直流电源的两极，c、d为石墨电极。

则以下有关此电解池的判断正确的是（　　）

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，氯离子浓度保持不变

解析：

选C。

依据电流的方向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。

d极上的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，c极上的电极反应：

2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中的Cl－浓度减小。

2．下列说法正确的是（　　）

A．电解池能把化学能转化为电能

B．电解池中与直流电源正极相连的电极是电解池的阳极

C．通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极

D．电解池中阴离子在阴极上发生氧化反应

解析：

选B。

电解池是把电能转化为化学能的装置，A项错误；电解池中，电子从电源的负极流出，转移到电解池的阴极上，C项错误；电解池中阴离子在阳极上发生氧化反应，D项错误。

　　　　　电解池阴、阳极的判断

3．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。

滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。

据此，下列叙述正确的是（　　）

A．铅笔端作阳极，发生还原反应

B．铂片端作阴极，发生氧化反应

C．铅笔端有少量的氯气产生

D．a点是负极，b点是正极

解析：

选D。

铅笔在滤纸上写字，出现红色字迹，说明铅笔端产生OH－，则铅笔端为阴极，H＋放电发生还原反应生

成H2，A项错误；铂片作阳极发生氧化反应，B项错误；铅笔端产生H2而不是Cl2，C项错误。

4.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，则与A相连的是电池的正极。

B为电解池的阴极，阴极区H＋放电生成H2和OH－，使石蕊试纸变蓝。

答案：

正　蓝

知识点二　酸、碱、盐溶液的电解规律

思考并填空。

用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，填写下表：

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

通入

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

通入

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

用惰性电极电解下列电解质，通电一段时间后要想使电解质恢复原浓度，把所加的物质与对应的电解质连在一起。

答案：

a—①　b—②③　c—⑤　d—①　e—④

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。

　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，电解质是__________。

[解析]　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，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物质的量之比为1∶4，知阳极产生气体为O2，1molO2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。

[答案]　

（1）Na2SO4　

（2）CuSO4　（3）NaCl　（4）CuSO4

　用惰性电极电解例1中含所有离子的混合液足够长时间时，在阴、阳极上分别得到的物质依次是什么？

答案：

由阴、阳离子的放电顺序可知，在阴极上分别生成Cu、H2；在阳极上分别生成Cl2、O2。

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。

　　　　电解质溶液的电解原理

1．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液（与电解前同温度）的说法中正确的有（　　）

①该溶液的pH可能增大；②该溶液的pH可能减小；

③该溶液的pH可能不变；④该溶液的浓度可能增大；

⑤该溶液的浓度可能不变；⑥该溶液的浓度可能减小

A．①②③　　　　　　　　　B．①②③④

C．①②③④⑤D．全部

解析：

选C。

两极放出H2和O2相当于电解水，对不饱和电解质溶液来说是浓缩，电解NaOH、H2SO4、Na2SO4时pH分别增大、减小、不变，浓度均增大，但电解的如果是饱和溶液，其溶液的浓度不变。

2．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。

有以下结论：

①溶液中几乎没有Br－；②电解质溶液为无色；③最终溶液显碱性；④K＋、Na＋和SO

的浓度几乎没有变化。

其中正确的是（设Cl2、Br2全部从溶液中逸出）（　　）

A．①②③B．③

C．①④D．全部

解析：

选A。

本题考查对阴、阳离子放电顺序的掌握。

溶液中存在的阴离子有：

Cl－、Br－、SO

、OH－，阳离子有：

K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。

因用Pt电极电解足够长的时间，阴离子首先放电的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SO

在溶液中不放电；阳离子先放电的是Cu2＋，其次是H＋。

所以先电解CuBr2，阳极逸出Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕时，相当于继续电解HCl（H＋来自于水的电离），当Cl－被消耗尽时，则继续电解水。

由于Cu2＋转化为单质铜，电解液变为无色；Cl－放电时，水电离出的H＋放电，使溶液中的c（OH－）增大；由于水被消耗，c（K＋）、c（Na＋）和c（SO

）均会增大。

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电解池（课时1）

重难易错提炼

1.惰性电极（石墨、铂、金）指的是不参与阳极反应的电极