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1、第2节电能转化为化学能电解第1课时电解的原理目标导航1.理解电解原理、电解池的组成、电极反应的概念。2.学会电解电极产物的判断，能正确书写电极反应式和电解方程式。一、熔融氯化钠的电解1.实验现象通电后，石墨片周围有气泡产生，铁片上生成银白色金属。2.实验分析(1)熔融的氯化钠中存在的微粒Cl、Na。(2)通电后离子移动方向：Cl向石墨电极移动，Na向铁电极移动。(3)电极上的电极反应：铁电极：2Na2e=2Na；石墨电极：2Cl2e=Cl2。3.实验结论熔融的氯化钠在电流作用下发生化学变化，分解生成Na_和_Cl2。从得失电子角度分析：铁电极上发生还原反应，石墨电极上发生氧化反应。二、电解原理
2、1.电解让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，而在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。2.电解池(1)定义：将电能转化为化学能的装置。(2)组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。(3)电极名称与电极反应：阳极：与电源正极相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应。阴极：与电源负极相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应。(4)电子流向：电源负极导线电解池的阴极；电解池的阳极导线电源的正极。【练一练】1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)电解是把化学能转化为电能()(2)电解质溶液导电一定发生化学反应()(3)某些不能
3、自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现()(4)任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生()(5)电解、电离均需要通电才能实现()(6)电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程()2.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是()A.通过该装置可以将化学能转化为电能B.石墨电极为正极C.Na在铁电极上得到电子被还原为钠单质D.电流从负极流出，流入铁电极解析电解装置是把电能转化为化学能，A错；石墨电极连接电源正极为阳极，B错；铁电极是阴极，Na在铁电极上得到电子被还原，C正确；电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，D错。答案C3.工业制镁是采用电解熔融
4、氯化镁的方法。试分析电解熔融MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应方程式。电极反应式阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：Mg22e=Mg。一、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写1.阳极产物的判断(1)活性金属电极(除Pt、Au外的金属材料)：电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。(2)惰性电极(Au、Pt、石墨)：溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序：S2IBrClOH高价态含氧酸根F。2.阴极产物的判断(1)与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物。(2)阳离子的放电顺序：AgHg
5、2Fe3Cu2HPb2Sn2Ni2Fe2Zn2Mn2较活泼金属阳离子(注意Fe3的顺序)。3.电极反应式与电解反应式的书写以石墨电极电解CuCl2溶液为例(1)电极反应式的书写：确定阴、阳极。与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。分别写出两极上出现的离子。阴极：Cu2、H，阳极：Cl、OH。判断阴、阳极放电顺序。阴极：Cu2H，阳极： ClOH。写电极反应式。列物质标得失选离子、配电荷配原子个数。阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2。(2)电解反应方程式的书写：通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。电解CuCl
6、2溶液总反应方程式为CuCl2CuCl2。【关键提醒】1.若是水电离出的H(或OH)得(或失)电子，在总反应式中应有H2O参与反应。2.由电极反应式相加得总电解方程式前，必须使两电极反应式中得失电子数相等。【例1】如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是()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，氯离子浓度不变解析电流从电源的正极流出，故a为正极，b为负极；c为阳极， d为阴极。电解时，因Cu2移向阴极d，在阴极放电析出Cu，故d电极质量增加；Cl移向阳极c，在阳极放电逸出Cl2，导致溶液中Cl浓度降低。答案
7、C【反思感悟】变式训练1下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是()A.X是负极，Y是正极B.Pt是阴极，Cu是阳极C.CuSO4溶液的pH逐渐减小D.CuSO4溶液的pH不变解析b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解食盐水阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极，X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极发生氧化反应；水电离出的氢氧根离子放电，阴极发生还原反应：铜离子放电，这样溶液中不断产生H，溶液显酸性，pH变小
8、。答案C二、惰性电极电解电解质溶液的规律【关键提醒】惰性电极电解电解质溶液后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质时，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则，所加物质可以是阴极与阳极产物的化合物。【例2】下图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H4e=2H2，b为阳极：4OH4e=O22H2O；a极周围由于H
9、放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH放电溶液呈酸性，石蕊显红色。答案D【反思感悟】判断电解后溶液酸、碱生成的方法(1)若电解产物只有H2，而无O2，则阴极生成碱。(2)若电解产物只有O2，而无H2，则阳极生成酸。(3)若电解产物既有O2，又有H2，且二者物质的量之比为12，则实质是电解水，阳极生成酸，阴极生成碱，最终溶液中无酸和碱生成。变式训练2下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。符合这一情况的是下表中的()选项a电极b电极X电极溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2解析由a极板质量
10、增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a极板不析出金属，C中X为正极，故B、C错；又由b极板有无色无味气体放出，知D错。答案A1.以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)，下列说法错误的是()A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体C.阳极附近溶液呈蓝色 D.溶液的pH变小解析以石墨为电极，电解KI溶液，发生的反应为2KI2H2O2KOHH2I2(类似于电解饱和食盐水)，阴极产物是H2和KOH，阳极产物是I2。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝(淀粉遇碘变蓝)，阴极附近的溶液会变红(溶液呈碱性)，A、B、C正确；由于电解产物有KOH生成，
11、所以溶液的pH逐渐增大，D错误。答案D2.用石墨作电极，电解下列物质的溶液，其实质不是电解水的是()A.NaNO3 B.NaOHC.Na2SO4 D.NaCl答案D3.用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是()氯化钠溶液硫酸铜溶液氢氧化钠溶液稀硫酸稀盐酸硫酸钠溶液A. B.C. D.答案C4.用惰性电极电解足量下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()A.AgNO3AgNO3 B.NaOHH2OC.KClKCl D.CuSO4Cu(OH)2答案B5.从NO、SO、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl等离子中选出适当的离
12、子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是_ (至少答一种，下同)；(2)若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质的化学式可能是_；(3)两极分别放出气体，且体积比为11，电解质的化学式可能是_。解析(1)该题找两极分别放出H2和O2的电解质，其阳离子是H或比H放电能力弱的Ba2；阴离子是OH或比OH放电能力弱的SO、NO，则分别由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质符合题意。(2)阴极上的阳离子应是比H放电能力强的Cu2、Ag，阳极上阴离子应是放电能力弱于OH的NO、SO，由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质，即符合题意。(3)阴极放出的是H2，
13、阳极是Cl放电生成Cl2。答案(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2(2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3(3)HCl、BaCl2分层训练 基础过关一、电解池的电极名称的判断1.某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是()ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析电子由电源的负极流出，故a是阴极、d是正极，溶液中阳离子移向阴极。答案B2.电解池中，阳极的电极材料一定()A.发生氧化反应 B.与电源正极相连C.是铂电极 D.得电子解析阳极材料为活泼金属，将直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。答案B3.把等物质的量的Na2SO4、NaCl、AgNO3混合物放入足量水中，经充分搅拌后，将所得溶液用石墨作电极进行电解，阳极生成的物质是()A.H2 B.Ag C.Cl2 D.O2解析本题考查电解的实质，Na2SO4、NaCl、AgNO3三种物质混合放入水中，经搅拌后，生成AgCl沉淀，溶液中的离子是Na、SO、NO，通电时阳极是
