人教版選修4 電解池 第1課時(shí) 電解原理 學(xué)案.doc

第三節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理1了解電解、電解池的概念。2理解電解池的工作原理。(重點(diǎn))3能夠正確書寫電解池的電極反應(yīng)方程式。(難點(diǎn))4能夠利用電化學(xué)原理進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。電 解 原 理基礎(chǔ)初探教材整理1電解cucl2溶液1通電前，cucl2溶液中存在的離子有cu2、cl、h、oh。2工作原理(1)總反應(yīng)：cucl2cucl2。(2)電流方向：電源正極陽(yáng)極陰極電源負(fù)極。(3)電子流向：陽(yáng)極電源正極，電源負(fù)極陰極。3cucl2溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是cucl2電解的過(guò)程，就是在陰、陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。教材整理2電解原理1電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。2電解池：在外加電源的作用下，將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。3電解池的兩極：陽(yáng)極與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)。陰極與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)。4構(gòu)成電解池的條件：直流電源；兩個(gè)電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；形成閉合回路。5離子的定向移動(dòng)：陰離子移向陽(yáng)極；陽(yáng)離子移向陰極。6電子的流向：電源負(fù)極陰極；陽(yáng)極電源正極。探究升華思考探究實(shí)驗(yàn)1：將兩根碳棒分別插進(jìn)u形管內(nèi)的cucl2溶液中，如圖。實(shí)驗(yàn)2：將兩根碳棒用導(dǎo)線連接后，浸入u形管內(nèi)的cucl2溶液中，如圖。實(shí)驗(yàn)3：將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極相連接，浸入u形管內(nèi)的cucl2溶液中，再接通直流電，如圖。過(guò)一段時(shí)間后，再把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極附近。問(wèn)題思考：(1)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象有什么不同？實(shí)驗(yàn)3的兩電極的現(xiàn)象是什么？【提示】實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中均無(wú)明顯現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)3中碳棒上有cu析出，且有能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)的氣體生成。(2)實(shí)驗(yàn)3中cucl2溶液中通電前離子如何運(yùn)動(dòng)？通電后離子如何運(yùn)動(dòng)？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱。【提示】通電前cucl2溶液中的cu2、cl等自由運(yùn)動(dòng)。通電后cu2和cl發(fā)生了定向移動(dòng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，與電源負(fù)極相連的一極有cu生成，與電源正極相連的一極有cl2生成。(3)電離和電解有何區(qū)別和聯(lián)系？請(qǐng)完成下表。電離電解條件電解質(zhì)_或_狀態(tài)下電解質(zhì)電離后，再通_電過(guò)程電解質(zhì)離解成為自由移動(dòng)的_陰、陽(yáng)離子定向_，在兩極上放電舉例cucl2=cu22clcucl2cucl2特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生_反應(yīng)，形成新物質(zhì)聯(lián)系電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上【提示】在水溶液中熔融直流離子移動(dòng)化學(xué)認(rèn)知升華電解原理1電解池構(gòu)成條件直流電源；固體電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。與電源正極相連的稱為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的稱為陰極。2電解池的工作原理接通直流電流后，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，經(jīng)過(guò)陰、陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)形成內(nèi)電路，再?gòu)碾娊獬氐年?yáng)極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極，如圖所示。 題組沖關(guān)1如圖所示的裝置中能夠組成電解池的是()【解析】電解池必須有外接電源，a、b不符合要求；c項(xiàng)未形成閉合回路?！敬鸢浮縟2如圖所示，銅片、鋅片和石墨棒用導(dǎo)線連接后插入番茄里，電流表中有電流通過(guò)，則下列說(shuō)法正確的是()a鋅片是負(fù)極b兩個(gè)銅片上都發(fā)生氧化反應(yīng)c石墨是陰極d兩個(gè)番茄都形成原電池【解析】由于番茄汁顯酸性，左側(cè)番茄形成原電池，zn作負(fù)極。右側(cè)番茄形成電解池，cu作陰極。故只有a選項(xiàng)正確。【答案】a3如圖所示，甲是剛浸過(guò)nacl溶液的石蕊試紙，a、b兩銅片通過(guò)導(dǎo)線連接電源兩極，在銅片間的濾紙上滴一滴kmno4溶液，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a、b間的紫紅色圓點(diǎn)向a極移動(dòng)了一段距離，則與a相連的是電源的_極，可發(fā)現(xiàn)濾紙的b極邊沿附近有_色出現(xiàn)?！窘馕觥慨?dāng)通電一段時(shí)間后，a、b間的紫紅色圓點(diǎn)向a極移動(dòng)了，由于紫紅色是mno的顏色，即mno向a極移動(dòng)，因陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，所以a為電解池的陽(yáng)極，則與a相連的是電源的正極，b為電解池的陰極，陰極區(qū)h放電生成h2，c(h)減小，c(oh)增大，使石蕊試紙變藍(lán)?！敬鸢浮空{(lán)4.用石墨電極電解cucl2溶液(見右圖)。下列分析正確的是()aa端是直流電源的負(fù)極b通電使cucl2發(fā)生電離c陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)：cu22e=cud通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體【解析】可利用電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷出電源的正負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式和反應(yīng)現(xiàn)象。a銅離子應(yīng)移向陰極，則a為負(fù)極。b.cucl2發(fā)生電離是在水分子的作用下完成的，并非通電才能發(fā)生。c.反應(yīng)cu22e=cu應(yīng)在陰極上發(fā)生，陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)為2cl2e=cl2。d.通電一段時(shí)間后，應(yīng)在陽(yáng)極附近觀察到黃綠色氣體。【答案】a5某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時(shí)電池總反應(yīng)為li1xcoo2lixc6=licoo2c6(xhmg2，陰離子放電順序?yàn)閏lohso，故開始電解時(shí)，陰極上cu2放電得產(chǎn)物cu，陽(yáng)極上cl放電得cl2，當(dāng)cu2、cl放電完畢后，陰極上h繼續(xù)放電得產(chǎn)物h2，陽(yáng)極上oh放電得產(chǎn)物o2，所以該電解過(guò)程可分為兩個(gè)階段，總反應(yīng)式為第一階段：cucl2cucl2第二階段：2h2o2h2o2認(rèn)知升華電解質(zhì)水溶液的電解規(guī)律1電解時(shí)的放電順序與電極產(chǎn)物的判斷(1)基本思路(2)離子放電順序陰離子的放電順序：s2ibrcloh含氧酸根f。陽(yáng)離子放電順序：aghg2fe3cu2h(酸)pb2sn2fe2zn2h(水)al3mg2na。2以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度ph電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：4h4e=2h2陽(yáng)：4oh4e=2h2oo2naoh水增大增大加水h2so4水增大減小加水na2so4水增大不變加水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電hcl電解質(zhì)減小增大通氯化氫cucl2電解質(zhì)減小加氯化銅放h2生堿型陰極：h2o放h2生堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電nacl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大通氯化氫放o2生酸型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：h2o放o2生酸cuso4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加氧化銅題組沖關(guān)1用惰性電極電解足量的下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定量的另一種物質(zhì)(方括號(hào)內(nèi))，不能使溶液與原來(lái)溶液一樣的是()acucl2cucl2bnaohh2ocnaclhcldcuso4cu(oh)2【解析】a項(xiàng)，cucl2cucl2，故加入cucl2使cucl2溶液復(fù)原；b項(xiàng)，實(shí)質(zhì)電解水：2h2o2h2o2，故加水復(fù)原；c項(xiàng)，2nacl2h2o2naohh2cl2，減少的n(h2)n(cl2)11，故加入hcl復(fù)原；d項(xiàng)，2cuso42h2o2cuo22h2so4，減少cu、o兩種原子，故不能加入含h元素的cu(oh)2。【答案】d2用惰性電極電解某溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩極只有h2和o2生成，則電解一段時(shí)間后，下列有關(guān)該溶液(與電解前同溫度)的說(shuō)法中正確的有()該溶液的ph可能增大；該溶液的ph可能減??；該溶液的ph可能不變；該溶液的濃度可能增大；該溶液的濃度可能不變；該溶液的濃度可能減小a僅b僅c僅d全部【解析】用惰性電極電解時(shí)，兩極只有h2和o2，則實(shí)質(zhì)上電解的是水，電解質(zhì)不參與反應(yīng)。該電解質(zhì)有3種可能，如電解h2so4溶液時(shí)，水被電解，h2so4濃度變大，ph減小；電解naoh溶液時(shí)，水被電解，naoh濃度變大，ph增大；電解na2so4溶液時(shí)，水被電解，na2so4濃度變大，ph不變，但若naoh溶液、na2so4溶液是飽和溶液則濃度不變，故、正確，不可能?！敬鸢浮縞3某混合溶液中只含有兩種溶質(zhì)nacl和h2so4，且n(nacl)n(h2so4)31。若以石墨電極電解該溶液，下列推斷中不正確的是()a整個(gè)電解的過(guò)程實(shí)質(zhì)是電解水b陽(yáng)極先析出cl2，后析出o2c電解液的ph不斷增大，最終大于7d陰極產(chǎn)物為h2【解析】由n(cl)n(h)32可知，陽(yáng)極先后發(fā)生反應(yīng)；2cl2e=cl2，2h2o4e=o24h；陰極只發(fā)生反應(yīng)：2h2e=h2?！敬鸢浮縜4某同學(xué)為了使反應(yīng)2hcl2ag=2agclh2能進(jìn)行，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，如圖所示，你認(rèn)為可行的方案是()【解析】此反應(yīng)為非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，需設(shè)計(jì)成電解池，且ag失電子作陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液中的h得電子生成h2?！敬鸢浮縞5下圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a電極質(zhì)量增加，b電極處有無(wú)色無(wú)味氣體放出，符合這一情況的是表中的() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：51182038】abx溶液a鋅石墨負(fù)極cuso4b石墨石墨負(fù)極naohc銀鐵正極agno3d銅石墨負(fù)極cucl2【解析】由a電極質(zhì)量增加可知溶液中陽(yáng)離子在a電極析出，則a為陰極，x為負(fù)極，故a正確；b中a電極不析出金屬，錯(cuò)誤；c中x為正極，錯(cuò)誤；又由b電極有無(wú)色無(wú)味氣體放出，d錯(cuò)誤?！敬鸢浮縜學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(二十二)(建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1電解池中，陽(yáng)極的電極材料一定()a發(fā)生氧化反應(yīng)b與電源正極相連c是鉑電極d得電子【解析】若陽(yáng)極材料為活潑金屬，則直接發(fā)生氧化反應(yīng)；若為惰性電極，則最易失電子的陰離子發(fā)生氧化反應(yīng)?！敬鸢浮縝2關(guān)于下圖所示、兩個(gè)裝置的敘述，正確的是()a裝置名稱：是原電池，是電解池b硫酸濃度變化：增大，減小c電極反應(yīng)式：中陽(yáng)極：4oh4e=2h2oo2中正極：zn2e=zn2d離子移動(dòng)方向：中h向陰極方向移動(dòng)，中h向負(fù)極方向移動(dòng)【解析】中有外加電源為電解池，為原電池，a錯(cuò)誤；中電解水，硫酸濃度增大，中負(fù)極材料消耗硫酸，硫酸濃度減小，b正確；中正極反應(yīng)為2h2e=h2，c錯(cuò)誤；中h向正極移動(dòng)，d錯(cuò)誤?！敬鸢浮縝3用惰性電極電解下列物質(zhì)的水溶液時(shí)，在陽(yáng)極無(wú)氣體放出的是()aagno3bcucl2cnaohdna2s【解析】用惰性電極電解給出的四種溶液時(shí)，在陽(yáng)極分別是oh、cl、oh、s2放電，產(chǎn)生的物質(zhì)分別是o2、cl2、o2、s，故選d?！敬鸢浮縟4cu2o可由電解制取，如圖所示，電解總反應(yīng)：2cuh2o=cu2oh2。下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：51182039】a石墨電極上產(chǎn)生氫氣b銅電極發(fā)生還原反應(yīng)c銅電極接直流電源的負(fù)極d該反應(yīng)也可設(shè)計(jì)為原電池【解析】電解總反應(yīng)：2cuh2o=cu2oh2，金屬銅失電子，說(shuō)明金屬銅一定作陽(yáng)極，石墨做陰極，在陰極上是溶液中的氫離子得電子，產(chǎn)生氫氣，故a正確；銅電極本身失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故b錯(cuò)誤；銅電極是電解池的陽(yáng)極，接直流電源的正極，故c錯(cuò)誤；反應(yīng)2cuh2o=cu2oh2屬于非自發(fā)性的氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故d錯(cuò)誤?！敬鸢浮縜5用陽(yáng)極x和陰極y電解z的水溶液，電解一段時(shí)間后，再加入w，能使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，符合題意的一組是()選項(xiàng)xyzwacfenaclh2obptcucu(no3)2cu(no3)2溶液ccch2so4h2odagfeagno3agno3晶體【解析】a項(xiàng)，2nacl2h2o2naohh2cl2，應(yīng)加入hcl復(fù)原；b項(xiàng)，2cu(no3)22h2o2cuo24hno3，應(yīng)加入cuo或cuco3復(fù)原；d項(xiàng)，agno3濃度保持不變?！敬鸢浮縞6如圖，電解質(zhì)溶液是nacl的水溶液，通電一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)d極附近有黃綠色氣體產(chǎn)生，以下說(shuō)法正確的是 ()aa是電源的正極b電子流動(dòng)的方向：dbcc極發(fā)生氧化反應(yīng)d如果將c、d兩電極互換，則c上也會(huì)生成黃綠色氣體【解析】d極附近有黃綠色氣體產(chǎn)生，應(yīng)該是cl放電，說(shuō)明d極是陽(yáng)極，所以b是正極，a錯(cuò)；電子流向是陰極電源正極，即dbac，所以b對(duì)；c極得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，c錯(cuò)；如果c是活性電極則不產(chǎn)生黃綠色氣體，d錯(cuò)?！敬鸢浮縝7將一直流電源的正、負(fù)極(電極材料為pt)，用玻璃片分別壓在一張用食鹽水、碘化鉀、淀粉溶液和石蕊試液浸透的濾紙上，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩極附近濾紙的顏色分別是()選項(xiàng)abcd陽(yáng)極藍(lán)白紅藍(lán)陰極白藍(lán)藍(lán)藍(lán)【解析】陽(yáng)極上i放電生成i2，使淀粉變藍(lán)，陰極上h放電后，使溶液中的c(h)c(h)，故溶液中有氫氧化銅藍(lán)色沉淀生成。d端為陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2h2e=h2?！敬鸢浮?1)負(fù)正(2)4agno32h2o4ag4hno3o2(3)銅片溶解，石墨電極上有氣體生成，溶液中有藍(lán)色沉淀生成(4)2h2e=h2能力提升13用pt電極電解含有0.1 mol cu2和0.1 mol x3的溶液，陰極析出固體物質(zhì)的質(zhì)量m(g)與電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量n(mol)的關(guān)系如圖所示。則離子的氧化能力由大到小的排列正確的是()acu2x3hbhx3cu2cx3hcu2dcu2hx3【解析】本題的解題信息在圖像中，開始通電就有固體析出，且通過(guò)0.2 mol電子后，就再?zèng)]有固體析出了，說(shuō)明是cu2放電的結(jié)果，x3不放電。故正確答案為d?！敬鸢浮縟14cu2o是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理論設(shè)計(jì)的制取cu2o的電解池示意圖如圖，電解總反應(yīng)為：2cuh2ocu2oh2。下列說(shuō)法正確的是()a石墨電極上產(chǎn)生氫氣b銅電極發(fā)生還原反應(yīng)c銅電極連接直流電源的負(fù)極d當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol cu2o生成【解析】由電解總反應(yīng)方程式可知，cu參加了反應(yīng)，所以cu做電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，b選項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨做陰極，電極反應(yīng)式為2h2e=h2，a選項(xiàng)正確；陽(yáng)極與電源的正極相連，c選項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極反應(yīng)式為2cu2oh2e=cu2oh2o，當(dāng)有0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.05 mol cu2o生成，d選項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】a15三室式電滲析法處理含na2so4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的na和so可通過(guò)離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是()a通電后中間隔室的so向正極遷移，正極區(qū)溶液ph增大b該法在處理含na2so4廢水時(shí)可以得到naoh和h2so4產(chǎn)品c負(fù)極反應(yīng)為2h2o4e=o24h，負(fù)極區(qū)溶液ph降低d當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5 mol的o2生成【解析】a項(xiàng)正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2h2o4e=o24h，由于生成h，正極區(qū)溶液中陽(yáng)離子增多，故中間隔室的so向正極遷移，正極區(qū)溶液的ph減小。b項(xiàng)負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2h2o2e=h22oh，陰離子增多，中間隔室的na向負(fù)極遷移，故負(fù)極區(qū)產(chǎn)生naoh，正極區(qū)產(chǎn)生h2so4。c項(xiàng)由b項(xiàng)分析可知，負(fù)極區(qū)產(chǎn)生oh，負(fù)極區(qū)溶液的ph升高。d項(xiàng)正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2h2o4e=o24h，當(dāng)電路中通過(guò)1 mol電子的電量時(shí)，生成0.25 mol o