4.2.1電解原理精（講義）（原卷版）

第二節(jié)電解池第1課時電解原理【學習目標】1、會描述電解池的工作原理，能正確書寫電解池的電極反應式和總反應方程式2、熟悉電解規(guī)律和電解產(chǎn)物的判斷方法【知識回顧】1．用氧化還原反應的觀點分析判斷下列各組微粒具有的性質(zhì)，填寫下表組別微粒性質(zhì)強弱順序第1組①Zn2＋、②Na＋、③Cu2＋、④H＋第2組①Cu、②Fe、③OH－、④Cl－2.判斷下列說法的正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)金屬導電是因為在電場作用下，自由電子發(fā)生定向移動()(2)電解質(zhì)是在熔融或溶于水時能夠?qū)щ姷奈镔|(zhì)()(3)金屬導電是物理變化，電解質(zhì)溶液導電是化學變化()(4)硫酸銅溶于水后，能發(fā)生電離產(chǎn)生自由移動的Cu2＋和SOeq\o\al(2－,4)()(5)氯化鈉溶液中只存在Na＋和Cl－()【探索新知】一、電解原理1．按右圖所示裝置完成實驗，并填寫下表。實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說明電解質(zhì)溶液導電，形成閉合回路與負極相連的b極上逐漸覆蓋了一層與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙2.實驗原理分析(1)氯化銅溶液中的電離過程有①，②；溶液中存在的離子有，通電前，這些離子在溶液中做自由移動。(2)通電時，在電場的作用下，溶液中的離子做移動，即移向a極，移向b極。(3)a極電極反應式是，b極電極反應式是，總反應式是。(4)結(jié)論：電解質(zhì)溶液的導電過程，就是電解質(zhì)溶液的過程。小結(jié)：電解：電解是使電流通過或熔融電解質(zhì)而在兩個電極上引起的過程。(2)電解池是將轉(zhuǎn)化為的裝置。(3)電極名稱陰極：與電源相連的電極，發(fā)生反應；陰極發(fā)生反應的都是溶液中的。陽極：與電源相連的電極，發(fā)生反應。陽極又分為惰性電極和活性電極?；钚噪姌O：除石墨、金和鉑外的金屬電極；失去電子被氧化。惰性電極：石墨、金和鉑等電極，溶液中還原性強的失去電子被氧化；(4)放電一般規(guī)律陰極：Ag陰極：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H2O/H＋>(Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+)水溶液中沒有機會得電子陽極：活性金屬電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－/H2O>(含氧酸根>F)優(yōu)先放電水溶液中沒有機會失電子特別提醒：這里離子放電順序只是一般規(guī)律，若在考題中出現(xiàn)不符合此規(guī)律的信息，應該以信息為準。(5)電解池的構(gòu)成條件：具有與相連接的兩個電極(陰極、陽極)，插入溶液或熔融中，形成?！菊n堂練習1】1．如下圖所示裝置中，屬于電解池的是()2.（1）如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關判斷正確的是()A．a(chǎn)為負極，b為正極B．a(chǎn)為陽極，b為陰極 C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變（2）若將CuCl2溶液改為H2SO4溶液，電極均改為銅電極，請寫出電極方程式和總反應方程式陰極：，陽極總反應二、電解池電極反應書寫電極方程式的書寫——注意惰性電極和活性電極的差別以惰性電極“電解NaCl溶液”為例①寫出溶液中存在的離子陰離子：陽離子：②比較放電順序氧化性:還原性：③寫出電極反應，推測其他產(chǎn)物陰極：陽極：總反應：(2)以銅為電極電解“H2SO4溶液”為例陰極：陽極：總反應：【微點撥】電解是最強的氧化還原手段，許多非自發(fā)進行的氧化還原反應在電解條件下得以發(fā)生例題、用惰性電極電解CuSO4和NaCl的混合液(CuSO4與NaCl的物質(zhì)的量為1∶1)，明顯分三個階段，寫出三個階段的陰、陽兩極反應式第一階段：陽極反應式：陰極反應式：______總反應化學方程式：_______第二階段：陽極反應式：陰極反應式：總反應化學方程式：_第三階段：陽極反應式：_________陰極反應式：_________【課堂練習2】1、現(xiàn)用鉑電極電解1L濃度均為0.1mol·L－1的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是()A．電解開始時陰極有H2放出B．電解開始時陽極上發(fā)生：Cu2＋＋2e－=CuC．當電路中通過的電子的量超過0.1mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生變化2、有關甲、乙、丙、丁四個圖示的敘述正確的是()A．甲中負極反應式為2H＋＋2e－=H2↑B．乙中陽極反應式為Ag＋＋e－=AgC．丙中H＋向碳棒方向移動D．丁中電解開始時陽極產(chǎn)生黃綠色氣體3、關于下圖所示①、②兩個裝置的敘述，正確的是()A．裝置名稱：①是原電池，②是電解池B．硫酸濃度變化：①增大，②減小C．電極反應式：①中陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，②中正極：Zn－2e－=Zn2＋D．離子移動方向：①中H＋向陰極方向移動，②中H＋向負極方向移動三、酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律(電解類型)1．有下列兩組離子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。電解時，移向陽極的是，放電先后順序是；移向陰極的是，放電先后順序是。2．用惰性電極電解酸、堿、鹽溶液，填寫下表：電解質(zhì)及類別電極反應式電解物質(zhì)pH變化電解水型H2SO4含氧酸陽極：NaOH強堿Na2SO4陰極：電解電解質(zhì)型HCl無氧酸陽極：陰極：CuCl2不活潑金屬的無氧酸鹽陽極：陰極：放H2生堿型NaCl活潑金屬的無氧酸鹽陽極：陰極：放O2生酸型CuSO4不活潑金屬的含氧酸鹽陽極：陰極：【小結(jié)】1．分析電解問題的基本方法思路(1)通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的H＋和OH－)。(2)通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰優(yōu)先放電(注意活潑金屬作陽極時優(yōu)先放電)。(3)正確書寫電極反應式，要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。(4)能結(jié)合題目要求分析電解時的各種變化情況，如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pH變化等?！菊n堂練習3】1、用惰性電極電解某溶液時，發(fā)現(xiàn)兩極只有H2和O2生成，則電解一段時間后，下列有關該溶液(與電解前同溫度)的說法中正確的有()①該溶液的pH可能增大②該溶液的pH可能減?、墼撊芤旱膒H可能不變④該溶液的濃度可能增大⑤該溶液的濃度可能不變⑥該溶液的濃度可能減小A．①②③B．①②③④C．①②③④⑤ D．全部2、用惰性電極電解Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時間陰極和陽極上析出的物質(zhì)分別是()A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2四、電解后溶液濃度的恢復簡單的電解進行一段時間后，如果希望電解質(zhì)溶液恢復電解質(zhì)溶液電解前的濃度，原則上只需要加入電解時脫離電解質(zhì)溶液的物質(zhì)即可。例如，電解氫氧化鈉溶液或硫酸溶液一段時間后，若希望恢復電解質(zhì)溶液的濃度，應當如何?再如，電解HCl溶液一段時間后，若希望恢復電解質(zhì)溶液的濃度，應當如何?又如，電解CuSO4溶液一段時間后，當陰陽兩極收集到同溫同壓下氣體的體積比為0：n(n>0)和1：1時，若希望恢復電解質(zhì)溶液的濃度，應當如何？【課堂練習4】1、用惰性電極電解足量的下列溶液，一段時間后，再加入一定量的另一種物質(zhì)(方括號內(nèi))，不能使溶液與原來溶液一樣的是()A．CuCl2[CuCl2]B．NaOH[H2O]C．NaCl[HCl]D．CuSO4[Cu(OH)2]2、用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH。則下列說法正確的是()A．電解過程中陰極沒有氣體生成B．電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2molC．原CuSO4溶液的濃度為0.1mol·L－1D．電解過程中陽極收集到的氣體體積為2.24L(標況下)【課后作業(yè)】1．圖中兩個裝置，有關敘述正確的是A．裝置①是原電池，裝置②是電解池B．裝置①中銅是負極，裝置②中銅是陽極C．裝置中產(chǎn)生的氣體：①氫氣，②氧氣D．溶液的pH變化：①變小，②變大2．某電化學裝置如圖所示，A、B分別為兩個電極。下列說法錯誤的是A．若A、B均為相同的石墨電極，a、b之間接上電流計，則電流計指針不偏轉(zhuǎn)B．若A為鋅片，B為銅片，a、b之間接上電流計，則電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．若A為鋅片，B為銅片，a接電源負極、b接電源正極，則溶液中基本不變D．若B為粗銅，A為精銅，a接電源正極、b接電源負極，則A減少的質(zhì)量與B增加的質(zhì)量不相等3．用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是A．電解氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶液pH減小B．電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變C．電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：1D．電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：24．用惰性電極電解下列溶液，電解結(jié)束后加適量水，溶液能恢復至電解前狀態(tài)的是A． B． C． D．5．某些無公害農(nóng)藥果園利用電解原理，進行果品的安全生產(chǎn)，解決了農(nóng)藥殘留所造成的生態(tài)及健康危害。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)為直流電源的正極B．陰極反應式為：C．“酸性水”具有強氧化性，具有殺菌效果D．裝置工作時，右室中的經(jīng)交換膜流向左室6．用惰性電極電解Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液，下列說法正確的是A．陰極反應式為：Cu2++2e=Cu，當有Cu2+存在時Fe3+不放電B．陰極上首先析出鐵，然后析出銅C．首先被電解的是Fe2(SO4)3溶液，后被電解的是CuSO4溶液D．陰極上不可能析出銅7．三室式電滲析法處理含廢水的原理如圖所示，在直流電源的作用下，兩膜中間的和可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。工作一段時間后，在兩極區(qū)均得到副產(chǎn)品。下列敘述正確的是A．a(chǎn)極為電源正極，b極為電源負極B．c膜是陽離子交換膜，d膜是陰離子交換膜C．陰極電極反應式為D．當電路中通過電子的電量時，會有生成8．努力實現(xiàn)碳達峰、碳中和展現(xiàn)了我國積極參與和引領全球氣候治理的大國擔當。如圖所示電解裝置可將CO2轉(zhuǎn)化為C2H4。該裝置的電解質(zhì)溶液為稀硫酸，電極材料為惰性電極。(1)電極a是___________(填“陰極”或“陽極”)，發(fā)生___________反應(填“氧化”或“還原”)。(2)電極b上發(fā)生的電極反應式是___________。(3)電解過程中H+運動方向為___________(填“由a到b”或“由b到a”)，反應前后溶液中的n(H+)___________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)電解的總反應方程式是___________，該反應是___________(填“自發(fā)”或“非自發(fā)”)反應。9．某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請回答下列問題：(1)甲池為_______(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的反應式為_______。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為_______(填“正極”“負極”“陰極”或“陽極”)，總反應式為_______。(3)當乙池中B極質(zhì)量增加21.6g時，甲池中理論上消耗O2的體積為_______L(標準狀況下)，丙池中D極析出_______g銅。(4)若丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，甲中溶液的pH將_______(填“增大”“減小”或“不變”)。10.A、B、C為三種強電解質(zhì)，它們在水中電離出的離子如下表所示：陽離子Na＋、K＋、Cu2＋陰離子SOeq\o\al(2－,4)、OH－圖1所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放足量的A溶液