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1、1-2-1 电解原理电解原理学习目标：1、理解电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式2、掌握电解规律和电解产物的判断方法学习重难点：电解原理及电解规律自主学习【知识回顾】1用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质，填写下表：组别微粒性质强弱顺序第 1 组Zn2、Na、Cu2、H氧化性第 2 组Cu、Fe、OH、Cl还原性2.判断下列说法的正误(1)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动()(2)电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质()(3)金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化()(4)硫酸铜溶于水后，能发生电离产生自由移动的 Cu2和 SO(
2、)24(5)氯化钠溶液中只存在 Na和 Cl()3右图为电解水的实验装置图。根据图示回答下列问题：(1)A 端为电源的正极，C 试管中收集到的气体是 O2，D 试管中收集到的气体是 H2。(2)写出电解水的化学方程式：2H2O2H2O2。【自主探究】探究点一 电解的原理1 右图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。(1)通电前，熔融 NaCl 中存在的微粒有 Na、Cl，这些微粒的运动状态是自由移动。(2)通电后离子运动方向：阳离子 Na(填离子符号)移向铁电极，发生还原反应；阴离子Cl(
3、填离子符号)移向石墨电极，发生氧化反应。电极上发生的变化是铁电极：2Na2e=2Na；石墨电极：2Cl2e=Cl2。(3)由以上分析可知：熔融的 NaCl 在直流电源作用下发生了氧化还原反应，分解生成了 Na 和Cl2。2电解和电解池(1)电解是使直流电通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。(3)电极名称阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。(4)电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。归纳总结(1)电解池的工作原理
4、示意图(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。活学活用1下列关于电解池的叙述中，正确的是( )A电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的B金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极C在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动D相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等【答案】D探究点二 酸、碱、盐溶液的电解规律1按右图所示装置完成 CuCl2溶液的电解实验：(1)实验过程中观察到的现象是：检流计指针发生偏转；与负极相连的 b 极上逐渐覆盖了一层红色物质；与正极相连的 a 极一侧有有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉K
5、I 试纸变蓝。(2)实验结论是电解质 CuCl2溶液在导电过程中有金属铜析出，并产生了氯气。(3)实验原理分析氯化铜溶液中的电离过程有 CuCl2=Cu22Cl，H2OHOH；溶液中存在的离子有Cu2、Cl、H、OH。通电前，这些离子在溶液中做自由运动。通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，即 Cl、OH趋向 a 极，Cu2、H趋向 b 极。a 极电极反应式是 2Cl2e=Cl2，b 极电极反应式是 Cu22e=Cu，总反应式是CuCl2CuCl2。2有下列两组离子：Cu2、Na、H、Ag；Cl、I、SO、OH。用惰性电极电解24时，移向阳极的是，放电先后顺序是 IClOHSO42；
6、移向阴极的是，放电先后顺序是 AgCu2HNa。3用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：H2SO4；HCl；NaOH；Na2SO4；CuCl2；NaCl；CuSO4。回答下列问题：(1)阴极反应式与相同的有，其电极反应式是 2H2e=H2；与相同的有，其电极反应式是 Cu22e=Cu。(2)阳极反应式与相同的有，其电极反应式是 4OH4e=O22H2O；与相同的有，其电极反应式是 2Cl2e=Cl2。(3)写出下列电解的化学方程式2H2O2H2O2；2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。(4)只水发生电解的是，只电解质本身发生电解的是，电解质和水
7、都发生电解的是。(5)电解后溶液的 pH 显著增大的是，减小的是，不变的是。(6)欲使电解后的溶液复原，只加入水的是，只加入电解质的是；欲使电解后的复原需通入 HCl 气体，欲使电解后的复原需加入 CuO。归纳总结1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。2电极反应规律
8、(1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：AgCu2HPb2Fe2Zn2(2)阳极：电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。其放电顺序：金属阳极S2IClOH含氧酸根。3用惰性电极进行电解时的电解规律用惰性电极进行电解时各种变化情况简析：类型电极反应特点溶液种类电解对电解质pH电解质溶象浓度液复原NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水电解水型阴极：2H2e=H2阳极：4OH4e=2H2OO2Na2SO4水增大不变加水HCl电解质减小增大加氯化氢电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两
9、极放电CuCl2电解质减小略增大加氯化铜放 H2生碱型阴极：H2O 放出H2生成碱阳极：电解质的阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢放 O2生酸型阴极：电解质的阳离子放电阳极：H2O 放出O2生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜活学活用2用惰性电极电解 AgNO3溶液，下列说法不正确的是( )A电解过程中阴极质量不断增加B电解过程中溶液的 pH 不断降低C此时向溶液中加入适量的 Ag2O 固体可使溶液恢复到电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为 21【答案】D【解析】处理有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电极反应式和总的电解反应式，根据总的电解反应式
10、来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的 pH 变化必须注意原溶液的 pH 情况。用惰性电极电解 AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO32H2O4AgO24HNO3。可知：阴极上析出 Ag，阳极上放出 O2，故 A 正确、D 错误；由于生成 HNO3溶液，pH 应不断降低，B 正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O4HNO3=4AgNO32H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，C 正确。3用石墨作电极电解 CuCl2和 KCl 的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )AH2、Cl2 BCu、Cl2 CH
11、2、O2 DCu、O2【答案】B【解析】本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有 Cu2、K、H及 Cl、OH五种离子，得电子能力：Cu2HK，失电子能力：ClOH，所以电解初期阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2，故选 B。【学习小结】【自我检测】1下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是( )A电解池是一种将电能转变成化学能的装置B电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D电解池放电时，电极本身不会参加电极反应【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( )ANaNO3 BNaOHCNa2SO4 DNaCl【
12、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 BC D【答案】C4用惰性电极电解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( )AAgNO3AgNO3 BNaOHH2OCKClKCl DCuSO4Cu(OH)2【答案】B5在某电解质溶液中，用 M 和 N 作电极，通电一段时间后，发现 M 极质量减小，N 极质量增大，符合这一情况的是( )A电解质溶液是稀硫酸B金属 M 是阳极，N 是阴极CM 和 N 是石墨电极DM 是阴极，N 是阳极【答
13、案】B【解析】由题意可知，M 极溶解，发生氧化反应，为阳极，N 极质量增加，故有金属单质在N 极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液为盐溶液，M 为金属电极。6用惰性电极电解 CuSO4溶液。若阴极上析出 Cu 的质量为 3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为_；常温下，若将电解后的溶液稀释至 1 L，则溶液的 pH 约为_。【答案】0.56 L 1【解析】用惰性电极电解 CuSO4溶液时，阳极：4OH4e=O22H2O，阴极：Cu22e=Cu，根据电子守恒，n(O2) n(Cu) 0.025 mol，所以标准状12123.2 g64 gmol1况下 V(O2)0.56 L；根据反应 2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，电解后溶液中 n(H)4n(O2)0.1 mol，所以 H0.1 molL1，pH1。
