高中化学第四章电化学基础第三节电解池第1课时导学案新人教版.docx

第三节电解池第1课时电解原理学习目标定位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总反应方程式。2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法。一电解原理1.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.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表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3.实验原理分析(1)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。(3)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。(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。归纳总结电解原理(1)电解是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。(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。提醒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；而电解质溶液导电是因为发生了氧化还原反应，是化学变化。1.如下图所示装置中，属于电解池的是()答案C解析判断某装置是否为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件：有与直流电源相连的两个电极；有电解质溶液或熔融态电解质；能形成闭合回路。2.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，氯离子浓度不变答案C解析根据图示电流方向，先确定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。二酸、碱、盐溶液的电解规律1.有下列两组离子：Cu2、Na、H、Ag；Cl、I、SO、OH。电解时，移向阳极的是，放电先后顺序是IClOHSO；移向阴极的是，放电先后顺序是AgCu2HNa。2.用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，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NaCl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归纳总结1.分析电解问题的基本方法思路(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再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)然后根据通电后，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁先在电极放电。(4)判断电极产物，正确书写电极反应式要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)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(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电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。(2)阳极：溶液中还原性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：金属阳极S2IClOH含氧酸根。3.电解质溶液复原措施一般加入阳极产物和阴极产物的化合物。3.如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.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色B.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色C.逸出气体的体积，a极的小于b极的D.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体答案B解析a极为阴极，H2O电离出的H放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c(OH)增大，石蕊溶液变蓝色，b极为阳极，H2O电离出的OH放电，c(H)增大，石蕊溶液变红色，A项不正确、B项正确；a极产生H2，b极产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。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.AgNO3AgNO3B.NaOHH2OC.KClKClD.CuSO4Cu(OH)2答案B1.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D2.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C3.用石墨电极电解CuCl2溶液。下列分析正确的是()A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的反应：Cu22e=CuD.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体答案A解析在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，由Cu2和Cl的移动方向可知，a为负极，b为正极，A项正确；电解质在溶液中的电离是在水分子的作用下进行的，并非通电才发生，B项错；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl2e=Cl2，故C、D项均错。4.以石墨为电极，电解KI溶液(其中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变小答案D解析以石墨为电极电解KI溶液，在阳极I放电：2I2e=I2，在阴极H2O电离产生的H放电：2H2e=H2，由于H放电促进了H2OHOH的平衡正向移动，c(OH)增大，溶液呈碱性。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)；由于电解产物有KOH，所以溶液的pH逐渐增大。5.如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法中正确的是()A.X是正极，Y是负极B.X是负极，Y是正极C.CuSO4溶液的pH逐渐增大D.CuSO4溶液的pH不变答案A解析根据题意，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色，说明b极上有H2产生，电极反应式为2H2e=H2，即b为阴极，则Y为负极，X为正极，A正确、B错误；X为正极，则Pt作阳极，电极反应式为4OH4e=2H2OO2，c(OH)不断减小，则c(H)不断增大，溶液的pH逐渐减小，C、D错误。6.电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液。请回答以下问题：(1)电解池中X极上的电极反应式为_。在X极附近观察到的现象是_。(2)Y电极上的电极反应式为_，检验该电极反应产物的方法是_。答案(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红(2)2Cl2e=Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色解析据图可知，X是阴极，Y是阳极，阴极反应式是2H2e=H2，现象为放出气体，溶液变红；阳极反应式是2Cl2e=Cl2，检验氯气，可用湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色即证明有氯气产生。40分钟课时作业经典基础题题组1电解池的电极名称的判断1.关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是()A.原电池中失去电子的一极为负极B.电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极C.原电池中相对活泼的一极为正极D.电解池中发生氧化反应的一极为阳极答案C解析根据两池的结构与反应原理可确定，原电池中相对活泼的一极为负极。2.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.得电子答案B解析阳极材料为活泼金属，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。题组2电解规律3.用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H2和O2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有()该溶液的pH可能增大该溶液的pH可能减小该溶液的pH可能不变该溶液的浓度可能增大该溶液的浓度可能不变该溶液的浓度可能减小A. B. C. D.全部答案C4.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解析本题考查离子放电顺序的应用，考查学生的分析判断能力。电解盐酸的方程式为2HClCl2H2，电解CuCl2溶液的方程式为CuCl2CuCl2，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，B选项错；电解NaBr溶液的方程式为2NaBr2H2O2NaOHH2Br2，D选项错。题组3电极反应式、电解方程式的书写5.有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是()A.甲中负极反应式为2H2e=H2B.乙中阳极反应式为Age=AgC.丙中H向碳棒方向移动D.丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体答案C解析由图知，甲、丙为原电池，甲中Zn为负极，负极反应式为Zn2e=Zn2，A错；丙中Fe为负极，C为正极，H向正极移动，C正确；乙、丁为电解池，乙中Ag作阳极，本身失电子，B错；丁中放电顺序：ICl，开始产生I2，D错。6.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有()2Cu22H2O2Cu4HO2Cu22ClCuCl22Cl2HH2Cl22H2O2H2O2A. B. C. D.答案D解析设混合溶液中CuSO4和NaCl的物质的量分别为1 mol和3 mol，根据放电顺序可看作是1 mol CuCl2、1 mol NaCl和1 mol Na2SO4，首先是电解CuCl2溶液，Cu22ClCuCl2；其次电解NaCl溶液，2Cl2H2O2OHH2Cl2；最后电解NaOH和Na2SO4的混合液，电解方程式为2H2O2H2O2，故选D。题组4原电池、电解池的比较7.关于下图所示、两个装置的叙述，正确的是()A.装置名称：是原电池，是电解池B.硫酸浓度变化：增大，减小C.电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2，中正极：Zn2e=Zn2D.离子移动方向：中H向阴极方向移动，中H向负极方向移动答案B解析中有外加电源，为电解池，为原电池，A错误；中电解水，硫酸浓度增大，中负极材料消耗硫酸，硫酸浓度减小，B正确；中正极反应为2H2e=H2，C错误；中H向正极移动，D错误。8.如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流表中有电流通过。则下列说法正确的是()A.锌片是负极B.两个铜片上都发生氧化反应C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池答案A解析根据图示推知左侧为原电池，其中Zn作负极，Cu作正极，Cu片上发生还原反应；右侧为电解池，其中Cu为阴极，发生还原反应，C为阳极，发生氧化反应。9.如图中，两电极上发生的电极反应为a极：Cu22e=Cu；b极：Fe2e=Fe2。下列说法不正确的是()A.装置中电解质溶液一定含有Cu2B.该装置一定是化学能转化为电能C.a、b可能是同种电极材料D.a极上一定发生还原反应答案B解析该装置既可构成原电池，也可构成电解池。当构成原电池时，a极材料是活动性比铁差的金属或石墨，b极为铁，电解质溶液含Cu2；当构成电解池时，a极作阴极，b极作阳极且必须是铁电极，电解液中含Cu2。10.将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是()A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿ZnabCu路径流动C.片刻后甲池中c(SO)增大D.片刻后可观察到滤纸b点变红色答案A解析A选项中，K闭合后，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极上发生还原反应；B选项中电子流向是由负极到正极，但ab这一环节是溶液中的离子导电，电子并没沿此路径流动；C选项中SO浓度基本保持不变，只是盐桥中的Cl和K分别向甲、乙两烧杯中移动；D选项中滤纸a点是阴极，H放电，溶液中OH浓度增大，显碱性，滤纸a点变红色。能力提升题11.从NO、SO、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl等离子中选出适当的离子组成电解质，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_。(2)若阴极析出金属，阳极放出O2，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_。答案(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2(2)AgNO3、Cu(NO3)2、CuSO4(3)HCl、BaCl2解析(1)组为电解水型，即阳极OH放电，阴极H放电。(2)组阳极OH放电，阴极排在H后的金属阳离子放电。(3)组气体体积比为11，不是电解水型，经分析可得相应答案。12.如图X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d附近显红色。(1)电源上b为_极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”，下同)。Z池中e为_极。连接Y、Z池线路中，电子流动的方向是d_e(用“”或“”填空)。(2)写出c极上反应的电极反应式：_。写出Y池中总反应的化学方程式：_。写出Z池中e极上反应的电极反应式：_。答案(1)负阳(2)2Cl2e=Cl22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2Cu2e=Cu2解析d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2e=H2，c为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl2H2O2NaOHCl2H2；直流电源中a为正极，b为负极，Z池中f为阴极，e为阳极，电极反应式分别为Cu22e=Cu、Cu2e=Cu2，电子流动方向由ed。13.下图是一个电化学过程的示意图。已知甲池的总反应式为2CH3OH3O24KOH2K2CO36H2O(1)请回答图中甲、乙两池的名称：甲池是_装置，乙池是_装置。(2)请回答下列电极的名称：通入CH3OH的电极名称是_，B(石墨)电极的名称是_。(3)写出下列电极反应式：通入O2电极：_；A(Fe)电极：_。(4)乙池中反应的化学方程式