2021-2022学年鲁科版（2019）高中化学选择性必修一 1.3.1 电解的原理 课件

第1课时

电解的原理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移

动、阴阳离子的移动、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：建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，

理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和

总反应式。核心素养发展目标一、电解原理随堂演练知识落实课时对点练二、酸、碱、盐溶液的电解规律内容索引1.电解熔融氯化钠实验(1)实验装置(2)实验现象：通电后，石墨片周围有

产生，铁片上生成银白色金属。一、电解原理气泡(3)实验分析①通电前熔融NaCl中存在的微粒有

，这些微粒

。②通电后离子移动方向：Na＋移向

电极，Cl－移向

电极。电极上发生的反应：铁电极：

，发生

反应；石墨电极：

，发生

反应。(4)实验结论熔融的NaCl在

作用下发生了

，分解生成了

。Na＋、Cl－做无规则(或自由)运动铁石墨还原氧化直流电氧化还原反应Na和Cl22Na＋＋2e－===2Na2Cl－－2e－===Cl2↑2.基本概念(1)电解：将

通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生

反应和

反应的过程。(2)电解池①定义：将

转化为

的装置。②构成条件：

电源、电极反应物、电极材料、

导体、

导体。(3)电极阳极——发生

反应的电极(与电源

相连)阴极——发生

反应的电极(与电源

相连)(4)电极反应在电极上进行的

，可以用电极反应式表示。直流电氧化还原电能化学能直流离子电子氧化正极还原负极半反应

工作原理

电极反应

装置构成反应类型能量转化原电池氧化还原反应

直接转化成____负极：

反应

反应物、电极材料、

导体、

导体正极：

反应电解池

转化成______阳极：

反应除电极反应物、电极材料、

导体、

导体外，还有_________阴极：

反应3.原电池和电解池的比较化学能电能氧化还原电极离子电子电能化学能氧化还原离子电子直流电源(1)与电源正极相连的是电解池的阴极(

)(2)电解池工作时，阳极发生还原反应，失去电子(

)(3)电解池工作时，阳极上的电子通过电解质溶液移向阴极(

)(4)电解、电离均需要通电才能实现(

)(5)电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程(

)判断正误答案电解池的阳极连接电源的正极答案电解过程中，阳极发生氧化反应答案电解池中电子不通过电解质溶液××××√1.如下图所示装置中，属于电解池的是理解应用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不属于电解池。√2.如图所示是电解氯化铜溶液的装置，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_____，电极反应式为________________，发生了_____反应。(3)电解过程中，铜离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。电解总方程式为：____________________。正极负极阳极2Cl－－2e－===Cl2↑氧化阴极Cu2＋＋2e－===Cu还原阴阳电解池的工作原理归纳总结返回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

。阳离子放电顺序：_______________________________________________

(水溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋不放电)。(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：________________________

(水溶液中含氧酸根离子不放电)。二、酸、碱、盐溶液的电解规律阳离子Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式__________________________阴极反应式__________________pH变化_______________复原加入物质加入_____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：(1)电解水型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↑4OH－－4e－===O2↑＋2H2O2H＋＋2e－===H2↑2Cu2＋＋4e－===2Cu增大减小HClCuO或CuCO3(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，阴极和阳极生成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(

)判断正误√×√×(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↑(

)√√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种离子中两两恰当的组成电解质，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_____________。深度思考HCl、CuCl2HCl、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。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，因此，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归纳总结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、离子浓度的变化、pH变化等。返回1.下列说法不正确的是A.电解是化学能转变成电能B.电极材料可用活性电极，也可用惰性电极C.不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现D.任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生√123随堂演练知识落实42.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.得电子解析电解池中，与电源正极相连的是阳极，若阳极材料是活性电极，则自身失去电子，发生氧化反应，若是惰性电极(如铂电极)，本身不参加反应，故选B项。1234√3.用石墨做电极，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1234解析用石墨做电极，电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阳极附近溶液变蓝色；阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阴极有氢气逸出，附近溶液氢氧根离子浓度增大呈碱性，溶液变红色。√4.分别写出用惰性电极电解下列足量溶液时的电极反应式以及总反应方程式。(1)Na2SO4溶液：阴极：__________________；阳极：_________________________；总反应方程式：______________________。(2)CuCl2溶液：阴极：_________________；阳极：__________________；总反应方程式：____________________。12344H＋＋4e－===2H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑Cu2＋＋2e－===Cu2Cl－－2e－===Cl2↑(3)CuSO4溶液：阴极：___________________；阳极：_________________________；总反应方程式：_____________________________________。(4)KCl溶液：阴极：_________________；阳极：__________________；总反应方程式：___________________________________。12342Cu2＋＋4e－===2Cu4OH－－4e－===2H2O＋O2↑2H＋＋2e－===H2↑2Cl－－2e－===Cl2↑返回一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1.关于右图所示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：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；②中正极：Zn－2e－===Zn2＋D.离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动；②中H＋向负极方向移动√123456789101112131415课时对点练161234567891011121314解析①为电解池，电解水，阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋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。15162.如图装置中发生反应的离子方程式为：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，下列说法错误的是A.a、b不可能是同种材料的电极B.该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸C.该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸D.该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸√12345678910111213141516解析如果该装置是电解池，如锌做阴、阳极，电解质溶液是酸，阳极上锌失电子，阴极上氢离子得电子，符合离子反应方程式，所以两个电极可以相同，故A错误；该装置可能是电解池，电解质溶液是稀盐酸，锌做阳极，电解时，阳极上锌失电子，阴极上氢离子得电子，符合离子反应方程式，故B正确；该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸，锌做负极，正极上氢离子得电子，发生的反应符合离子方程式，故C正确；该装置可看作是铜锌原电池，电解质溶液是稀硫酸，负极上锌失电子，正极上氢离子得电子，符合离子方程式，故D正确。123456789101112131415163.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2C.H2和O2 D.Cu和O21234567891011121314√15164.为使反应Cu＋2H2O===Cu(OH)2↓＋H2↑能够发生，下列设计方案正确的是A.用铜片做负极，石墨电极做正极，氯化钠溶液为电解质溶液构成原电池B.用铜片做电极，外接直流电源电解硫酸铜溶液C.用铜片做阳极，铁片做阴极，电解硫酸钠溶液D.用铜片做阴、阳电极，电解稀硫酸1234567891011121314解析该反应为不能自发进行的氧化还原反应，必须设计为电解池才能发生。阳极为Cu放电，阴极为H＋放电，即用Cu做阳极，电解质溶液中为H2O放电，选项C符合要求。√15165.如图，电解质溶液是NaCl的水溶液，过一段时间发现d极附近有黄绿色气体产生，以下说法正确的是A.a是电源的正极B.电子流动的方向：d→bC.c极发生氧化反应D.如果将c、d两电极互换，则c上也会生成黄绿色气体1234567891011121314√1516解析d极附近有黄绿色气体产生，应该是Cl－放电，说明d极是阳极，所以b是正极，A错；电子流向是阳极→电源正极，即d→b，所以B对；c极得电子，化合价降低，发生还原反应，C错；如果c是活性电极则不产生黄绿色气体，D错。123456789101112131415166.用铂电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，在电解后的电解液中加适量水，就能使溶液浓度恢复到电解前浓度的是A.NaCl B.Na2CO3

C.CuSO4 D.K2S1234567891011121314√15161234567891011121314解析电解NaCl溶液时阳极和阴极分别为Cl－和H＋放电，相当于电解HCl，恢复原浓度需通入适量HCl气体，A项错误；电解Na2CO3溶液时阳极和阴极分别为OH－和H＋放电，相当于电解水，恢复原浓度需加入适量H2O，B项正确；电解CuSO4溶液时阳极和阴极分别为OH－和Cu2＋放电，恢复原浓度需加入适量CuO或CuCO3，C项错误；电解K2S溶液时阳极和阴极分别为S2－和H＋放电，恢复原浓度需通入适量H2S气体，D项错误。15167.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是A.F表示反应生成Cu的物质的量B.E表示反应实际消耗H2O的物质的量C.E表示反应生成O2的物质的量D.F表示反应生成H2SO4的物质的量1234567891011121314√15168.某实验小组模拟“人工树叶”的电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和某种燃料(C3H8O)。下列说法正确的是1234567891011121314A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时，H＋从b极区向a极区迁移C.每生成1molO2，有44gCO2被还原D.a电极上的电极反应式为3CO2＋18H＋－18e－===C3H8O＋5H2O√1516解析由装置图可知，该装置为电解池，A项错误；b电极连接电源的正极，做阳极，在电解池中H＋向a极(阴极)区移动，B项正确；b电极上发生的是H2O→O2的氧化反应，每生成1molO2转移4mol电子，a电极上1234567891011121314发生反应CO2→C3H8O，C3H8O中碳元素的化合价是－2，每消耗3molCO2转移18mol电子，故生成1molO2消耗

molCO2，C项错误；a电极上发生还原反应3CO2＋18H＋＋18e－===C3H8O＋5H2O，D项错误。1516二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。9.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是12345678910111213141516A.通电后中间隔室的

向正极区迁移，正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成1234567891011121314√√1516解析阴离子向阳极(即正极区)移动，阳极水放电生成氧气和氢离子，pH减小，故A错误；在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和

可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，通电时，水在阳极放电生成氧气和氢离子，考虑电荷守恒，两膜中间的硫酸根离子会进入正极区，与氢离子结合成硫酸；水在阴极得电子生成氢气和氢氧根离子，考虑电荷守恒，两膜中间的钠离子会进入负极区，与氢氧根离子结合成氢氧化钠，故可以得到NaOH和H2SO4产品，故B正确；12345678910111213141516负极即为电解池阴极，发生还原反应，水得电子生成氢气和氢氧根离子，故C错误；每生成1mol氧气转移4mol电子，当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，故D正确。1234567891011121314151610.一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H＋，下列叙述错误的是A.Pd电极b为阴极B.阴极的反应式为：N2＋6H＋＋6e－===2NH3C.H＋由阳极向阴极迁移D.陶瓷可以隔离N2和H2√12345678910111213141516解析由电化学制备NH3的装置可知，通入氮气的一端为阴极，通入氢气的一端为阳极，电解反应N2＋3H22NH3，电解池中阳离子向阴极移动，以此来解答。Pd电极b上氢气失去电子，应为阳极，故A错误；阴极上发生还原反应，则阴极反应为N2＋6H＋＋6e－===2NH3，故B正确；电解池中，H＋由阳极向阴极迁移，故C正确；由图可知，氮气与氢气不直接接触，陶瓷可以隔离N2和H2，故D正确。1234567891011121314151611.中国第二化工设计院提出，用间接电化学法对大气污染物NO进行无害化处理，其原理示意如图(质子膜允许H＋和H2O通过)，下列相关判断不正确的是C.电解池中质子从电极Ⅰ向电极Ⅱ做定向移动D.每处理1molNO，电解池质量增加18g1234567891011121314√15161234567891011121314电极Ⅰ为阴极，则电极Ⅱ为阳极，电解池中阳离子向阴极移动，所以电解池中H＋通过质子膜向电极Ⅰ处移动，故C项错误；15161234567891011121314151612.(2020·重庆期末)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A.b为直流电源的负极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√√12345678910111213141516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正确；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；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。1234567891011121314151613.用石墨电极完成下列电解实验。1234567891011121314

实验一实验二装置

现象a、d处试纸变蓝；b处变红，局部褪色；c处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n处有气泡产生；…1516下列对实验现象的解释或推测不合理的是A.a、d处：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B.b处：2Cl－－2e－===Cl2↑C.c处发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋D.根据实验一的原理，实验二中m处能析出铜1234567891011121314√1516解析d处试纸变蓝，为阴极，生成OH－，电极方程式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A项正确；b处变红，局部褪色，是因为Cl2＋H2O===HCl＋HClO，HCl的酸性使溶液变红，HClO的漂白性使局部褪色，故B错误；c处为阳极，发生了反应：Fe－2e－===Fe2＋，故C正确；12345678910111213141516实验一中ac形成电解池，db形成电解池，所以实验二中也相当于形成三个电解池，一个球两面为不同的两极，左边铜珠的左侧为阳极，发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，右侧(即位置m处)为阴极，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，同样右边铜珠的左侧为阳极，右侧(即位置n处)为阴极，因此m处能析出铜的说法正确，故D正确。12345678910111213141516三、非选择题14.用石墨做电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、

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________。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、阳离子在电极中的放电顺序判断。实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。1234567891011121314Na2SO41516(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是_______。解析实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。CuSO4(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是______。解析实质为放氢气生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。NaCl12345678910111213141516(4)转移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4∶2∶1时，电解质是_______。解析由阳极生成气体和转移电子的物质的量之比为1∶4，知阳极产生气体为O2，1molO2转移4mole－，阴极析出的金属与通过电子的物质的量之比为1∶2，故金属为＋2价，即Cu2＋，即为CuSO4。1234567891011121314CuSO4151615.如图是两种溶液进行