高中化學(xué)學(xué)案【電解的原理】

第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解

第1課時(shí)電解的原理

目標(biāo)與素養(yǎng)：1.理解電解原理及電解池的組成。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)2.了

解電解規(guī)律及其應(yīng)用。(宏觀辨識(shí))

課前自主學(xué)習(xí)自主預(yù)習(xí)。探新知必備知識(shí)感知

基礎(chǔ)知識(shí)填充「

1.電解熔融氯化鈉實(shí)驗(yàn)

⑴實(shí)驗(yàn)裝置

二一---,

，-褊MS?

石墨電極鐵電極

(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

通電后，在石墨片周圍有氣泡產(chǎn)生，在鐵片上生成銀白色金屬。

(3)實(shí)驗(yàn)分析

①熔融氯化鈉中存在的微粒Na+、CTo

②通電后離子的運(yùn)動(dòng)方向：陽離子獨(dú)二(填離子符號(hào))移向鐵電極；陰離子

Q二(填離子符號(hào))移向石墨電極。

③電極上發(fā)生的變化：鐵電極：2Na++2b=2Na,石墨電極：2Cr~2e-

=C12t°

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

熔融氯化鈉在電流作用下發(fā)生了化學(xué)變化分解生成了Na和C12。

2.基本概念

(1)電解：讓直通電通過電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，在兩個(gè)電極上分別發(fā)

生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。

(2)電解池

①定義：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

②構(gòu)成條件：直流電源、固體電極材料以及電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)并構(gòu)

成閉合回路。

(3)電極

陽極——發(fā)生氧化反應(yīng)的電極(與電源正極相連)

陰極——發(fā)生還原反應(yīng)的電極(與電源負(fù)極相連)

(4)電極反應(yīng)

在電極上進(jìn)行的半反應(yīng)，可以用電極反應(yīng)式表示。

3.電解池的工作原理

電解質(zhì)AB|邕化

熔或溶

融于水

微點(diǎn)撥：電解質(zhì)的導(dǎo)電過程是被電解的過程，屬于化學(xué)變化；金屬導(dǎo)電過程

是電子的定向移動(dòng)，屬于物理變化。

F預(yù)習(xí)效果驗(yàn)收「

1.判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“X”。)

(1)與電源正極相連的是電解池的陰極。

⑵用惰性電極電解NaCl溶液時(shí)可以得到Na和Cl2o

(3)電解池工作時(shí)，陽極發(fā)生還原反應(yīng)，失去電子。

(4)電解池工作時(shí)，陽極上的電子通過電解質(zhì)溶液移向陰極。()

(5)電解AgNO3溶液時(shí)，Ag+移向陽極，NOi■移向陰極。

［提示］(1)義電解池的陽極連接電源的正極。

⑵義用惰性電極電解NaCl溶液得H2、Cb、NaOHo

(3)X電解過程中，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。

(4)X電解池中電子不通過電解質(zhì)溶液。

⑸X電解池中，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。

2.將下面的電極反應(yīng)與對(duì)應(yīng)的電極名稱連線。

@Na++e-=Na

②氧化反應(yīng)A.陽極

③還原反應(yīng)

-

@4OH-4e=2H2O+O2tB.陰極

［答案］①一B②—A③—B④一A

3.用石墨棒作陽極、鐵棒作陰極電解熔融的氯化鈉，下列說法正確的是

（）

A.石墨棒周圍有大量的Na卡

B.鐵棒質(zhì)量增加

C.電子通過熔融電解質(zhì)由石墨棒流向鐵棒

D.陰極發(fā)生氧化反應(yīng)

B［陰離子移向陽極（石墨棒），發(fā)生氧化反應(yīng)2c「一25==口2t,陽離子

移向陰極，發(fā)生還原反應(yīng)2Na++2b=2Na,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；電子不

能通過熔融電解質(zhì)，熔融的電解質(zhì)是由于其內(nèi)部自由移動(dòng)的離子定向移動(dòng)而導(dǎo)電

的,C項(xiàng)錯(cuò)誤。］

里里見題解惑核心突破。攻重難一學(xué)用嚏養(yǎng)女或

小難點(diǎn)1電極產(chǎn)物的判斷與電極反應(yīng)式的書寫

1.電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷——“陽失陰得”

金屬活性電極:電極材料失電子，生成相應(yīng)

的金屬陽離子

惰性電極:溶液中的陰離子失電子，生成相應(yīng)

的單質(zhì)或高價(jià)化合物（陰離子放電順序：S2->

含氧酸根離子）

溶液中的陽離子得電子，生成相應(yīng)的單質(zhì)或低

同施卜價(jià)化合物［陽離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+

（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（水AAP+AMX+ANa+ACaZ+AK+J

2.電極反應(yīng)式的書寫

①“判”斷陰、陽極

畢卜②"判”斷是電極材料放電還是溶液中的

離子放電

［-①分“析”溶液中離子的種類

1-②根據(jù)離子放電順序，分“析”電極反應(yīng)

廠期一根據(jù)電極產(chǎn)物，“寫”出電極反應(yīng)式

【例1】分別寫出用惰性電極電解下列足量溶液時(shí)的電極反應(yīng)式以及總反

應(yīng)方程式。

⑴Na2s04溶液：陰極：____________________________

陽極：;

總反應(yīng)方程式：o

(2)CuCk溶液：陰極：；

陽極：;

總反應(yīng)方程式：o

(3)CuS€>4溶液：陰極：；

陽極：;

總反應(yīng)方程式：O

(4)KC1溶液：陰極：;

陽極：;

總反應(yīng)方程式：O

涌由

［答案］⑴4H++4e==2H2f4OH--4e==2H2O+O2t2H2O^^=

2H2t+O2t

涌由

(2)Cu2++2e-==Cu2Cr—2e-=C12tCuC12=====Cu+Chf

2+

(3)2Cu+4e"==2Cu4OH--4e"=2H2O+O2f2CuSO4+

涌由

2H2O^^=2CU+O2t+2H2SO4

+-

(4)2H+2e-=H2t2Cr-2e=Cl2t2KC1+2H2O^^=2KOH+

H2t+CI2t

易誤警示J

（1）若是水電離出的H+（或OH］得（或失）電子，在總反應(yīng)式中應(yīng)有H2O參與

反應(yīng)。

（2）由電極反應(yīng)式相加得總電解方程式前，必須使兩電極反應(yīng)式中得失電子

數(shù)相等。

金詡焉訓(xùn);練?

1.如圖是電解CUC12溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則以下有關(guān)此

電解池的判斷正確的是（）

一氯,扁溶液

A.a為負(fù)極，b為正極

B.a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，氯離子濃度保持不變

C［依據(jù)電流的方向可知，a為正極，b為負(fù)極，c為陽極，d為陰極。d極

上的電極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu,c極上的電極反應(yīng)：2C「一2e-^=Cbt,溶

液中的C「濃度減小。］

2.用惰性電極電解稀硫酸、CU(NO3)2>NaCl的混合液，最初一段時(shí)間陰

極和陽極上析出的物質(zhì)分別是()

A.H2和CbB.Cu和C12

C.也和ChD.Cu和02

B［溶液中的離子有H+、CU2+>Na+及SOI、NO,、CF.OIT七種離子，

得電子能力：Cu2+>H+>Na+,失電子能力：C「>Oir>含氧酸根，所以電解

初期陰極：Cu2++2e-=Cu,陽極：2c「一2-=口2f，故選B。］

度雄點(diǎn)?用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液的類型總結(jié)

電極反實(shí)際電解電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液

類型例子

應(yīng)特點(diǎn)對(duì)象濃度pH復(fù)原

電解HC1HC1減少增大力口HC1

電解質(zhì)的

電解

離子放電CuChCuCh減少——加CuCh

質(zhì)型

陽極OHNaOHH2O增大增大加H2O

電解一放電，陰H2SO4H2O增大減小加H2O

水型極H+放Na2so4、

H2O增大不變加H2O

電KNO3

放出NaCl力口HC1

部分離

氫氣陰極H+電解質(zhì)

子濃度增大

生成放電KBr和水力口HBr

減少

堿型

放出氧陽極AgNOs部分離加Ag2O

電解質(zhì)

氣生成OH子濃度減小

CuSO和水力口CuO

酸型放電4減少

【例2】用惰性電極進(jìn)行下列電解，有關(guān)說法正確的是()

①電解稀硫酸②電解Cu(N€>3)2溶液③電解KOH溶液④電解NaCl

溶液

A.電解進(jìn)行一段時(shí)間后四份溶液的pH均增大

B.反應(yīng)②中電解一段時(shí)間后，向溶液中加入適量的CuO固體可使溶液恢

復(fù)到電解前的情況

C.反應(yīng)③中陽極消耗OH\故溶液濃度變小

D.反應(yīng)④中陰、陽兩極上產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2：1

B［依據(jù)電解規(guī)律可知①為電解水型，②為放氧生酸型，③為電解水型，④

為放氫生堿型，所以A、C錯(cuò)誤；B項(xiàng)電解產(chǎn)物為Cu和02,所以加氧化銅固體

可恢復(fù)，正確；D項(xiàng)陽極產(chǎn)生Cb,陰極產(chǎn)生H2,物質(zhì)的量之比為1：1,錯(cuò)誤。］

［借題發(fā)揮］

(1)反應(yīng)③④中需向溶液中加入什么物質(zhì)可復(fù)原？

(2)反應(yīng)②中如向溶液中加入Cu(OH)2可復(fù)原嗎？

［答案］⑴③加H2O、④加HC1。

(2)不可，因?yàn)镃u(OH)2和CuO相比，多了H2O,不能恢復(fù)到原濃度。

方法技巧J

性電極電解電解質(zhì)溶液后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度，需加適量的某物質(zhì)

時(shí)，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則，所加物質(zhì)可以是陰極與陽極

產(chǎn)物的化合物。

1.用惰性電極進(jìn)行電解，下列說法正確的是()

A.電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液的pH不變

B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶液的pH降低

C.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1：2

D.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1：1

D［A項(xiàng)，電解稀H2s。4,實(shí)質(zhì)是電解H2O,由于H2O的量減小，故c(H2so4)

增大，溶液的pH降低；B項(xiàng)，電解NaOH溶液，實(shí)質(zhì)是電解H2O,由于H2O

的量減少，故c(NaOH)增大，溶液的pH升高；C項(xiàng)，電解Na2s。4溶液，實(shí)質(zhì)

是電解H2O,陽極產(chǎn)生02,陰極產(chǎn)生H2,"(H2)：“(02)=2：1;D項(xiàng)，電解CuCl2

溶液時(shí)，發(fā)生反應(yīng)CuCb通電,Cu+Cbt,陰極析出Cu,陽極產(chǎn)生Ch,

n(Cu)：n(Ch)=l：lo本題選D。］

2.用惰性電極電解下列各組中的三種電解質(zhì)溶液，在電解的過程中，溶液

的pH依次為升高、不變、降低的是()

A.AgNChCuCl2CU(NO3)2

B.KC1Na2sChCuSO4

C.CaChKOHNaNO3

D.HC1HNO3K2SO4

［答案］B

基礎(chǔ)知識(shí)考查當(dāng)堂達(dá)標(biāo)。提素養(yǎng)一無性熊力投養(yǎng)

1.下列關(guān)于電解池的敘述中不正確的是()

A.陽離子移向與電源正極相連的電極

B.與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極

C.在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)

D.電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極

A［與電源正極相連的電極為陽極，電解質(zhì)溶液中的陰離子移向陽極。］

2.用惰性電極分別電解下列各物質(zhì)的水溶液，一段時(shí)間后，向剩余電解質(zhì)

溶液中加入適量相應(yīng)的溶質(zhì)能使溶液恢復(fù)到電解前濃度的是()

A.AgNO3B.Na2s。4

C.CuCl2D.KC1

C［直接加入溶質(zhì)就能使溶液恢復(fù)到電解前的濃度應(yīng)屬于電解溶質(zhì)型，即

選C;AgN€>3發(fā)生的電解反應(yīng)是：4AgNO3+2H2O^^4Ag4-O2t+4HNOi,

可加Ag2O或Ag2c03；電解Na2s04的水溶液實(shí)際電解的是水；電解KC1水溶

液實(shí)際電解的是溶質(zhì)和溶劑，通HC1氣體能恢復(fù)原狀。］

3.按圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若圖乙中橫坐標(biāo)x表示通過電極的電子的物質(zhì)的

量。下列敘述正確的是()

A.F表示反應(yīng)生成Cu的物質(zhì)的量

B.E表示反應(yīng)實(shí)際消耗H2O的物質(zhì)的量

C.E表示反應(yīng)生成02的物質(zhì)的量

D.F表示反應(yīng)生成H2s04的物質(zhì)的量

B［由題意可知電解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CUSO4+2H2O通電,2CU+

2H2SO4+O2t,據(jù)反應(yīng)中各物質(zhì)與轉(zhuǎn)移電子的關(guān)系：2Cu?2H2。?2H2s04-

O2?4b可知，E表示反應(yīng)消耗H2O的物質(zhì)的量或反應(yīng)生成Cu、H2s04的物質(zhì)

的量，F(xiàn)表示反應(yīng)生成02的物質(zhì)的量。］

4.下列