《(浙江专用)2018-2019学年高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第3课时电解池的工作原理学案苏教版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(浙江专用)2018-2019学年高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第3课时电解池的工作原理学案苏教版选修4（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3课时电解池的工作原理学习目标定位知识内容必考要求加试要求1.电解池的构造与工作原理。2.电解池的电极反应式与电解反应方程式。bb课时要求1.会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法。一、电解原理1电解氯化铜溶液实验探究(1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论电流计指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气(2)实验原理分析氯化铜溶液中存在的离子有Cu2、Cl、H、OH，通电前这
2、些离子在溶液中作自由运动。通电时在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，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。结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。2电解和电解池(1)电解：使电流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：在外加电源的作用下，将电能转化为化学能的装置。(3)电解池的电极名称阴极：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直流电源；两个电极(阴极、阳极)；电解质溶
3、液或熔融电解质；形成闭合回路。(5)电子和离子移动方向电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。电解质溶液导电与金属导电的不同(1)电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。(2)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。例1如下图所示装置中，属于电解池的是()答案C解析根据电解池的构成条件进行判断：装置A、B、D中无直流电源，装置D中不能形成闭合回路，A、B、D不能形成电解池。考点电解及其装置(电解池) 题点电解池的构成与识别例2如图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极
4、，则下列有关判断正确的是()Aa为负极，b为正极Ba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，氯离子浓度不变答案C解析由图示电流方向可知， a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应为2Cl2e=Cl2，溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应为Cu22e=Cu，d电极质量不断增加。考点电解及其装置(电解池) 题点电解池的电极判断方法点拨电解池阴极和阳极的判断依据二、酸、碱、盐溶液的电解规律1电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活泼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：溶液中还原性
5、强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：活泼金属阳极S2IClOH含氧酸根。2酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：电解质及类别电极反应式电解物质pH变化溶液复原方法电解水型H2SO4含氧酸阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2H2O减小加入H2ONaOH强碱增大Na2SO4活泼金属的含氧酸盐不变电解电解质型HCl无氧酸阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2HCl增大加入HClCuCl2不活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=CuCuCl2加入CuCl2放H2生碱型Na
6、Cl活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2NaCl、H2O增大加入HCl放O2生酸型CuSO4不活泼金属的含氧酸盐阳极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24e=2CuCuSO4、H2O减小加入CuO或CuCO3分析电解问题的基本方法思路(1)确定电解池的阴、阳两极，判断阳极是惰性电极还是活泼电极。(2)分析通电前溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H和OH)。(3)通电后阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，判断两极上的放电顺序。(4)确定电极产物，书写电极反应式(注意遵循原子守恒和电荷守恒)。(5)分析电解时的相关变化，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、
7、pH变化等。例3判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)用石墨作阳极、铁作阴极分别电解稀硫酸和硫酸钠溶液时，它们阴极和阳极的产物都相同( )(2)用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极析出的物质分别是铜和氯气( )(3)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Nae=Na( )(4)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH4e=O22H2O()(5)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag2H2O4Ag4HO2()(6)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu2HClCuCl2H2()考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解结果的分析与判断答案(1)(2
8、)(3)(4)(5)(6)易错警示判断电极产物注意事项(1)先看阳极材料，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则根据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH的存在。(2)不论阴极是什么材料，都按照阳离子放电顺序判断谁先放电，并注意溶液中H的存在。(3)注意电解物质的状态，是电解质溶液还是熔融电解质。例4用石墨作电极，电解碘化钾溶液(含有少量酚酞和淀粉)。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减小答案D解析用石墨作电极，电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液，阳极反应式为2I2e=I2，阳极附近溶液变蓝色；阴极反应式为2H2e=H2
9、，阴极有氢气逸出，附近溶液氢氧根浓度增大呈碱性，溶液变红色。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解结果的分析与判断例5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 BNaOHH2OCNaClNaCl DCuSO4Cu(OH)2答案B解析选项A，电解硝酸银溶液时，氢氧根离子和银离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化银；选项B，电解氢氧化钠溶液时，氢氧根离子和氢离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的水；选项C，电解氯化钠溶液时，氯离子和氢离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需通入适
10、量的氯化氢；选项D，电解硫酸铜溶液时，氢氧根离子和铜离子分别在阳极和阴极放电，要使其复原，需加入适量的氧化铜。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解后电解质的复原方法点拨电解后要使电解质溶液复原，须加入适量的某物质，该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。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与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应答案D考点电解及其装置(电解池) 题点电解相关概念的辨析2在某电解质溶液里，用M和N作电极
11、，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，金属N是阴极CM和N是石墨电极DM是阴极，N是阳极答案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，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。考点电解及其装置(电解池) 题点电解池的电极判断3用石墨作电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是()A在阳极上析出金属铜B在阴极上析出金属铜C在阴极上产生有刺激性气味的气体D阳极上发生还原反应答案B解析根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，阳极上放出有刺激性气味的氯气；阴极发生还原反
12、应：Cu22e=Cu。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解结果的分析与判断4(2017杭州高二调研)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为31的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有()A2Cu22H2O2Cu4HO2BCu22ClCuCl2C2Cl2H2O 2OHH2Cl2D2H2O2H2O2答案C解析设混合溶液的体积为4 L，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol，根据转移电子守恒，第一阶段：阳极上氯离子放电，阴极上铜离子放电，电解的方程式是Cu22ClCuCl2，氯离子完全反应时，剩余铜离子2.5 mol；第二阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，电解
13、的方程式是2Cu22H2O2Cu4HO2；第三阶段：阳极上氢氧根离子放电，阴极上氢离子放电，电解的方程式是2H2O2H2O2。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解结果的分析与判断5用石墨作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法正确的是()A石墨电极周围有大量的钠离子B铁棒质量增加C电子通过熔融电解质流向铁棒D阴极发生氧化反应答案B解析氯离子移向阳极，发生氧化反应：2Cl2e=Cl2；钠离子移向阴极，发生还原反应：2Na2e=2Na。考点酸、碱、盐溶液的电解规律题点电解规律的综合应用6用石墨作电极，在Na、Cu2、Cl、SO等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是_。(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是_。(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是_。(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为421时，电解质是_。答案(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4解析惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴、阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧
