第四章第二节第1课时电解原理

第1课时电解原理1.宏观辨识与微观探析从宏观和微观的角度理解电解池中电子的某著名企业、阴阳离子的某著名企业、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2.证据推理与模型认知建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解的电极反应式和总反应式。核心素养发展目标课时对点练内容索引一、电解原理二、电解规律一、电解原理实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成__________自由运动离子发生定向某著名企业1.实验探究：电解CuCl2溶液按如图所示装置完成实验，并填写下表。闭合回路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层____________________阴极：__________

(

反应)与正极相连的a极上有_______气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸________________阳极：___________

(

反应)红色物质析出金属铜还原刺激性变蓝产生了氯气氧化Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑2.电解和电解池(1)电解：使电流通过

而在阳极、阴极引起

反应的过程。(2)电解池：将

转化为

的装置(也称

)。(3)电解池的构成条件①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。电解质溶液(或熔融电解质)氧化还原电能化学能电解槽3.电解原理正极氧化阴负极还原阳(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极(

)(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极(

)(3)在电解池中，电子从阳极流入电源正极(

)(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化(

)(5)电解池的阳极发生还原反应(

)×√√√正误判断×特别提醒金属导电是物理变化；电解质溶液导电是化学变化，就是电解的过程。如图所示是电解稀盐酸的装置，其中c、d为石墨电极。试回答下列问题：(1)a电极为______，b电极为______。(2)c电极为_____，电极反应式为_______________________，发生了_____反应。d电极为______，深度思考电极反应式为__________________，发生了_____反应。(3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极某著名企业，氯离子向____极某著名企业。电解总方程式为：_______________________。正极负极阳极2Cl－－2e－===Cl2↑氧化阴极2H＋＋2e－===H2↑还原阴阳如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。应用体验③⑥解析根据电解池的构成条件逐个判断。①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质；⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。电解池阴极和阳极的判断依据方法指导返回二、电解规律1.电解池电极反应式的书写(1)常见微粒的放电顺序阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……阳极：活性电极＞S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根特别提醒①活性电极一般指Pt、Au以外的金属电极。②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。(2)电极反应式的书写方法以惰性电极碳棒电解CuSO4溶液为例①辨电极：阴极与电源负极相连，阳极与电源正极相连。④电极式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。⑤总反应：依据得失电子守恒，调整各电极计量数，然后相加，标上反应条件电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋__________________________2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极反应式____________________2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－pH变化_______________复原加入物质加入_____2.电解后溶液的复原规律用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：(1)电解H2O型4OH－－4e－===O2↑＋2H2O4H＋＋4e－===2H2↑减小增大不变H2O电解质HClCuCl2阳极反应式__________________阴极反应式___________________________________pH变化_____

复原加入物质加入_____加入______(2)电解电解质型2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Cu2＋＋2e－===Cu增大HClCuCl2电解质NaClCuSO4阳极反应式_________________________________________阴极反应式__________________________________________pH变化__________复原加入物质加入____加入_____________(3)电解质和水都发生电解型2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O－4e－===O2↑＋4H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2Cu2＋＋4e－===2Cu增大减小HClCuO或CuCO33.电解池中的守恒规律同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子均相等，在各极反应式某著名企业立联系。(1)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生成的物质分别是铜和氯气(

)(2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na(

)(3)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(

)(4)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋4H＋＋O2↑(

)(5)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HClCuCl2＋H2↑(

)√√×√正误判断√如图所示的电解池中，a、b、c、d都是石墨电极，通电一段时间后，a、b、c、d各电极反应式分别是：a：________________，b：___________________，c：__________________，d：_________________________，并计算各电极生成的气体或固体的物质的量之比是____________。深度思考Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑4Ag＋＋4e－===4Ag2H2O－4e－===O2↑＋4H＋2∶2∶4∶11.为探究电解的放电规律，进行如下实验：应用体验序号阳极材料阴极材料电解质阳极产物阴极产物①石墨石墨0.1mol·L－1CuCl2溶液Cl2Cu②石墨石墨0.1mol·L－1NaCl溶液Cl2H2③石墨石墨0.2mol·L－1CuSO4溶液O2Cu④铜石墨0.2mol·L－1CuSO4溶液Cu2＋Cu⑤石墨石墨熔融NaClCl2Na下列说法不正确的是A.对比①②可知，阴极放电顺序：Cu2＋>H＋>Na＋B.对比①③可知，阳极放电顺序：Cl－>OH－>C.对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电D.对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液√解析根据①知道铜离子的氧化性强于氢离子，根据②知道氢离子的氧化性强于钠离子，得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电，所以对比①②可知，阴极放电顺序：Cu2＋>H＋>Na＋，故A正确；根据①知道，离子放电顺序：Cl－>OH－，根据③知道离子放电顺序是：OH－>，故B正确；电解池的阳极若是活泼电极，则金属电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，会优先于溶液中的离子放电，故C正确；①⑤用到的电解质成分不一样，铜离子优先于钠离子放电，但是电解得到金属不一定只能用熔融态，电解氯化铜溶液也能得到金属铜，故D错误。2.用石墨作电极电解0.1mol·L－1的CuSO4溶液，当有0.4mol电子通过电路时，发现阴极增重6.4g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入A.0.1molCu(OH)2B.0.1molCuOC.0.2molCuOD.0.1molCuO和0.2molH2O√解析该过程转移0.4mol电子，则阳极应该生成0.1mol氧气，理论上阴极应该生成0.2mol铜，但实际上阴极生成的铜为

＝0.1mol，故铜离子不足，阴极生成0.1mol铜后，氢离子继续放电，生成氢气

0.1mol。因此应该补充0.1molCuO和0.1molH2O，或补充0.1molCu(OH)2，A项正确。3.为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、

、Cl－5种离子中两两组成电解质，按下列要求进行电解：(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是_______________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是_____________。HCl、CuCl2HCl、CuCl2解析以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H＋、Cu2＋，阴离子只能是Cl－，其电解质是HCl、CuCl2。(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是_________。Na2SO4、H2SO4H2O解析实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，其电解质是Na2SO4、H2SO4。(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是______________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________________。CuSO4、NaClCuO或CuCO3、HCl电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。方法指导返回课时对点练题组一电解及其装置(电解池)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化成化学能的装置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1234567891011121314对点训练解析如果阳极是活泼电极，电极本身失去电子，发生氧化反应。√2.关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是A.装置名称：①是原电池，②是电解池B.硫酸浓度变化：①增大，②减小C.电极反应式：①中阳极：2H2O－4e－===

4H＋＋O2↑，②中正极：Zn－2e－===Zn2＋D.离子某著名企业方向：①中H＋向阴极方向某著名企业，②中H＋向负极方向某著名企业√1234567891011121314解析

①为电解池，电解水，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。12345678910111213143.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是A.该装置可能是原电池，也可能是电解池B.该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极C.该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸D.该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸√12345678910111213141234567891011121314解析铜和盐酸或稀硫酸不能自发地进行氧化还原反应，铜和硝酸能自发地进行氧化还原反应，但生成的气体是氮氧化物而不是氢气，所以该反应只能是电解池反应而不是原电池反应，该装置只能构成电解池不能构成原电池；该电解池中，铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，所以该电解池的阳极必须是铜电极，故答案选B。4.如图所示是电解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1234567891011121314√解析电流从电源的正极流出，因此a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应分别为阳极(c电极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)：Cu2＋＋2e－===Cu，故C项正确。5.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图中，下列有关分析完全正确的是1234567891011121314选项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√解析根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极某著名企业，阴离子向阳极某著名企业，则Q离子是阳离子，P离子是阴离子，故B正确。12345678910111213141234567891011121314题组二电解规律及其应用6.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√1234567891011121314解析设混合溶液的体积为4L，物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3mol和1mol，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2.5mol；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↑。7.用石墨作电极，电解1mol·L－1下列溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是A.硫酸

B.氢氧化钠C.硫酸钠

D.氯化钠1234567891011121314解析用惰性电极电解硫酸、氢氧化钠溶液、硫酸钠溶液实质是电解水，浓度增大，硫酸溶液的pH减小，氢氧化钠溶液的pH增大，硫酸钠溶液的pH不变；电解氯化钠溶液时生成氢氧化钠，溶液的pH增大。√8.如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。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.电极a附近呈红色，电极b附近呈蓝色B.电极a附近呈蓝色，电极b附近呈红色C.逸出气体的体积，电极a的小于电极b的D.一电极逸出无味气体，另一电极逸出具有刺激性气

味的气体1234567891011121314√1234567891011121314解析电极a为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右某著名企业，c(OH－)增大，石蕊溶液变蓝色；电极b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；电极a产生H2，电极b产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。9.(2020·石家庄月考)用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是组号XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体√解析据加入电解反应方程式生成阴、阳极产物化合后的物质，可复原溶液知，A应通HCl，B加CuO，C加H2O，D不需加任何物质。123456789101112131410.(2020·南京期末)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法正确的是1234567891011121314A.b为直流电源的正极B.将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式不变C.阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===＋4H＋D.电解时，H＋由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室√解析二氧化硫被氧化为硫酸根离子，所以二氧化硫所在的区为阳极区，阳极与电源正极相连，则b为电源负极，故A错误；1234567891011121314将装置中的阳离子交换膜换成阴离子交换膜，电极反应式发生改变，故B错误；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===＋4H＋，故C正确；电解时，阳离子移向阴极，所以H＋由阳极室通过阳离子交换膜到阴极室，故D错误。11.如图是CO2经电催化还原为CH4的装置示意图。下列说法不正确的是A.该过程是电能转化为化学能的过程B.铜电极的电极反应式为CO2＋C.一段时间后，①池中n(KHCO3)不变D.一段时间后，②池中溶液的pH一定下降√1234567891011121314解析该装置连接有电源，则该过程是电能转化为化学能的过程，A项正确；二氧化碳转化为甲烷的反应过程中，碳元素的化合价降低，在铜电极上发生还原反应，电极反应式为CO2＋

＋8e－===CH4＋

＋2H2O，B项正确；1234567891011121314由于①池溶液中的碳酸氢根离子被消耗，故一段时间后，碳酸氢钾的物质的量减少，C项错误；①池中的铜电极为阴极，发生还原反应，②池中的铂电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2＋4H＋，该过程中有H＋生成，故溶液的pH降低，D项正确。123456789101112131412.如图所示为在直流电源的作用下电解CuSO4溶液的装置，其中A、B为石墨电极，a、b为电源的两极，当接通电源，通电一段时间后，将B电极取出，洗干净并干燥后称量，其质量增加了3.2g，则：综合强化(1)a电极为电源的______极。(2)写出电极反应式：A极：______________________________，B极：_____________________。(3)若使反应后的溶液恢复到原来状态，则应该加入______，质量为___g。正2H2O－4e－===O2↑＋4H＋2Cu2＋＋4e－===2CuCuO4.0123456789101112131413.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)①b为电源的_____极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)。②Z池中e为______极。③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d_____e(用“→”或“←”填空)。负阳←1234567891011121314(2)①写出c极上反应的电极反应式：___________________。②写出Y池中总反应的化学方程式：______________________________________。③写出Z池中e极上反应的电极反应式：_________________。2Cl－－2e－===Cl2↑Cu－2e－===Cu2＋1234567891011121314Cl2↑解析d极附近显红色，说明d为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，Y池电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑；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Cu2＋＋2e－===Cu、Cu－2e－===Cu2＋，电子流动方向由e→d。1234567891011121314123456789101112131414.A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的