2023年第章 第节 第课时4.docx

第2节　电能转化为化学能——电解第1课时　电解的原理[学习目标定位]　1.理解电解的原理及电解池的构成2.掌握电解产物的判断方法，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式3.掌握电解的规律及其应用一、电解原理1.电解熔融氯化钠实验如图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图请思考：(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通电后离子运动方程：Na＋移向铁电极，Cl－移向石墨电极电极上发生的反应：铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，发生还原反应；石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑，发生氧化反应3)实验结论由以上分析可知：熔融的NaCl在直流电作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl22.电解与电解池(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并形成闭合回路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1)电解池的工作原理示意图(2)正确理解电解的概念①电解质溶液或熔融电解质的导电过程就是电解过程，电解时必发生氧化还原反应②许多非自发的氧化还原反应在电解条件下能发生反应例1　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.电流从负极注出，流入铁电极B.石墨电极为正极，发生还原反应C.Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质D.装置中两个电极可以互换答案　C解析　电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，A项错误；石墨电极连接电源正极为阳极，发生氧化反应，B项错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原，C项正确；若两电极互换，则Fe为阳极，失电子生成Fe2＋，Cl－不能得电子，得不到Cl2，一段时间后Fe2＋在阴极得电子生成铁，D项错误考点　电解的原理题点　电解法制取钠拓展延伸　(1)电解熔融MgCl2阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：Mg2＋＋2e－===Mg2)电解熔融Al2O3阳极：6O2－－12e－===3O2↑，阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。

二、电解质溶液的电解规律及其应用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检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①氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动②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③a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式是CuCl2Cu＋Cl2↑④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.电极反应规律(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：K＋

其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根离子3.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：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑H2O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：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑HCl增大加入HClCuCl2不活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===CuCuCl2加入CuCl2放H2生碱型NaCl活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑NaCl、H2O增大加入HCl放O2生酸型CuSO4不活泼金属的含氧酸盐阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：2Cu2＋＋4e－===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、pH变化等。

例2　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)用石墨做阳极、铁做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)用石墨做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)用石墨做电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na( √ )(4)用石墨做阴极、铜做阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O( × )(5)用石墨做电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑( √ )(6)铜做阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HClCuCl2＋H2↑( √ )考点　酸、碱、盐溶液的电解规律题点　电解结果的分析与判断易错警示　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，则依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3　下图所示为直流电源电解稀Na2SO4水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电极小于b电极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电极附近呈红色答案　D解析　用惰性电极电解Na2SO4水溶液时，阴、阳两极发生的电极反应分别为阴极(a)：4H＋＋4e－===2H2↑；阳极(b)：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑由于H＋和OH－都来自水的电离，因此在阴极有OH－生成，在阳极有H＋生成，故遇到石蕊溶液，a极附近溶液显碱性呈蓝色，而b极附近溶液显酸性呈红色考点　电解质溶液电解的规律及其应用题点　电解质溶液电解的有关规律方法规律　(1)惰性电极电解酸、碱、盐溶液，电极附近溶液酸碱性变化规律阳极OH－放电生成O2时，阳极附近溶液显酸性；阴极H＋放电生成H2时，阴极附近溶液显碱性2)惰性电极电解酸、碱、盐溶液，电解质溶液pH的变化规律①H＋放电、OH－不放电时，电解后溶液pH变大②H＋不放电、OH－放电时，电解后溶液pH变小③H＋和OH－同时放电时，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)，酸性溶液pH变小，碱性溶液pH变大，中性溶液pH不变。

例4　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(　　)A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]C.NaCl[NaCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]答案　B解析　A项，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；B项，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；C项，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，需通入适量的氯化氢；D项，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.下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是(　　)A.用石墨电极电解饱和食盐水　阴极：Na＋＋e－===NaB.用铜电极电解CuSO4溶液　阳极：Cu－2e－===Cu2＋C.用石墨电极电解熔融的NaCl　阴极：Na＋＋e－===NaD.用石墨电极电解NaOH溶液　阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O答案　A解析　食盐水中存在Na＋和H＋两种阳离子，根据放电顺序，阴极H＋放电电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，A项错误。

考点　电解的原理题点　电解池电极反应式的书写2.下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是(　　)A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2答案　C解析　电解盐酸的方程式为2HClCl2↑＋H2↑，A项错误；电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B项错误；电解NaBr溶液的方程式为2NaBr＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Br2，D项错误考点　电解的原理题点　电解池电极产物的判断3.(2019·南阳一中高二期末)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为3∶1的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有(　　)A.2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑B.Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑C.2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑D.2H2O2H2↑＋O2↑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Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，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，电解的方程式是2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑；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2H2O2H2↑＋O2↑。

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.下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是(　　)。