2017-2018版高中化学 第4章 电化学基础 第3节 电解池(第1课时)电解原理学案(新人教版)选修4

1、第三节电解池第1类电解原理1.理解电解和电解池的概念。2.了解电解槽的工作原理。(强调)3.电解槽的电极反应方程可以正确地写出。(困难)4.能够运用电化学原理进行相关计算。电解原理基础探索教科书整理1电解氯化铜溶液1.通电前，氯化铜溶液中的离子包括Cu2+、cl-、h和oh-。2.工作原理(1)总反应：cucl2cu Cl2。(2)电流方向：正电源阳极阴极负电源。(3)电子流方向：阳极正电源，负电源阴极。3.氯化铜溶液的导电过程是氯化铜电解的过程，即阴极和阳极之间的氧化还原反应过程。教科书精修2电解原理1.电解：通过使电流流过电解质溶液，在阴极和阳极之间引起氧化还原反应的过程。2.电解池：在外

2、部电源的作用下将电能转化为化学能的装置。3.电解槽的两极：阳极与氧化反应电源的正极相连。阴极与电源的负电极连接，并且发生还原反应。4.形成电解槽的条件： DC电源；两个电极；电解质溶液或熔融电解质；形成一个闭环。5.离子的定向运动：阴离子向阳极移动；阳离子向阴极移动。6.电子流向：负极电源负极；阳极电源正极。探索升华思考和探索实验一：将两根碳棒插入u型管中的氯化铜溶液中，如图所示。实验二：将两根碳棒用导线连接后，浸入u型管中的氯化铜溶液中，如图所示。实验三：将两根碳棒分别与DC电源的正极和负极连接，浸入u型管中的氯化铜溶液中，然后打开DC电源，如图所示。一段时间后，将湿碘化钾淀粉试纸放在与DC

3、电源正极相连的电极附近。思考问题：(1)实验1、实验2和实验3中的现象有什么不同？实验3中的两个电极是什么现象？提示实验1和实验2无明显现象。在实验3中，铜从碳棒中沉淀出来，并产生气体，该气体可使湿碘化钾淀粉试纸变蓝。(2)在实验3中，带电前离子在氯化铜溶液中是如何运动的？带电后离子是如何运动的？根据实验现象、氯化铜溶液的组成和原始知识，推导出双极产品的名称。【提示】Cu2+、Cl-等。通电前在氯化铜溶液中自由移动。通电后，Cu2+和C1-定向移动。根据实验现象，在连接到电源负极的一个极上产生铜，在连接到电源正极的一个极上产生Cl2。(3)电离和电解的区别和联系是什么？请完成下表。离子化电解的

4、情况在电解质状态下_ _ _ _ _ _ _ _或_ _ _ _ _ _ _ _ _电解液电离后，通电_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。过程电解质离解成自由移动的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _阴离子和阳离子定向在两极放电例如CuCl2=Cu2+2Cl-氯化铜+Cl2特征只产生自由移动的离子发生_ _ _ _ _ _反应形成新的物质接触电解必须基于电离提示在水溶液中熔化DC离子迁移化学认知升华电解原理1.电解池组成条件 DC电源；固体电极；电解质溶液或熔融电解质。阳极连接到电源的正极，阴极连接到电源的负极。2.电解池的工作原理接通DC电流后，电子从电源的阴极沿导线流

5、入电解池的阴极，通过阴离子和阳离子的定向运动形成内部电路，然后从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的阳极，如图所示。问题小组出发1.在如图所示的装置中，电解池可以由()【解析】电解电容分析因为番茄汁是酸性的，剩下的番茄形成一次电池，锌是负电极。右边的西红柿形成了一个电解池，铜被用作阴极。因此，只有选项a是正确的。回答答3.如图所示，甲是刚刚浸泡在氯化钠溶液中的石蕊试纸。两个铜片甲和乙通过电线连接到电源的两极。一滴高锰酸钾溶液滴在铜片之间的滤纸上。通电一段时间后，发现A和B之间的紫红色点已经移动到A极一定距离，然后连接到A的是电源的_ _ _ _ _ _极，可以发现滤纸的B极边缘附近有_ _ _

6、_。【解析】通电一段时间后，a和b之间的紫红色点向极点移动。因为紫红色是MnO的颜色，即MnO向一极移动，阴离子向阳极移动，a是电解槽的阳极，a与电源的阳极相连，b是电解槽的阴极。h在阴极区放电产生H2，c (h)减少，c (oh-)减少回答它是蓝色的4.用石墨电极电解氯化铜溶液(见右图)。以下分析是正确的()A.端子a是DC电源的负极B.通电电离氯化铜C.阳极反应：Cu2-2e-=铜D.通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【解析】通过电解质溶液中离子的运动方向可以判断电源的正负极，并可以写出电极反应公式和反应现象。A.铜离子应该移动到阴极，那么a就是阴极。氯化铜的电离是在水分子的作用下

7、完成的，只有在通电时才能发生。反应Cu2-2e=铜应该发生在阴极，而反应在阳极应该是2cl-2e=Cl2。通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。回答答5.电动汽车装有可充电锂离子电池。电池在放电过程中的总反应是Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+C6(x1).以下关于电池的陈述不正确()A.放电时，锂在电解液中从负极迁移到正极B.放电时，负极的电极反应式为lixc6-xe-=xli C6C.充电时，如果转移1摩尔e -,石墨(C6)电极将获得7x g充电时，阳极的电极反应式为LiCoO 2-xe-=li1-xcoo2 xli【分析】A .原电池中的阳离子从负极迁移到正极，A项

8、正确；当B放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为lixc 6-xe-=xli C6，术语B是正确的。c .充电时，如果转移1摩尔电子，石墨电极的质量将增加7克，c项是错误的；d .阳极在充电过程中发生氧化反应，电极反应式为LiCoO 2-xe-=li1-xcoo2 xli，d项正确。答案 C6.根据下面显示的设备进行实验，并回答以下问题图图里亚诺。(1)确定设备名称：池a为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)铜电极为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)乙单元中，C1和C2

9、均为石墨棒，C1石墨棒为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。电极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。石墨棒C2附近的实验现象是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。分辨率左边的设备可以形成原电池，所以右边的设备是电解池。(1)判断装置名称：a池为原电池，b池为电解池。(2)铜的活性弱于锌，因此铜用作正极，Cu2在正极反应，电极反应为Cu2-2e-=铜。(3)C1连接到一次电池的阳极作为阳极，而C2连接到一次电池的阴极作为阴极。C1被用作阳极，阴离子在阳极放电。氯离子的放电容量大于氢

10、氧离子的放电容量，因此C1电极反应为2cl-2e-=Cl2 ;阳离子在C2放电，氢的放电容量大于钾，所以C2的电极反应为2h-2e-=H2。氢放电后，阴极附近的羟基浓度增加，溶液呈碱性，酚酞在溶液中下降，因此溶液呈碱性提示阴极产物根据阳离子放电的顺序来判断，阳极产物根据电极材料的阴离子放电的顺序来判断。(2)氯化铜溶液中除了Cu2+和氯离子外，还有氢和羟基。为什么这两个离子没有获得或失去电子？【提示】在电解过程中，溶液中离子的放电顺序与离子的氧化性或还原性有关。强氧化性阳离子的电子首先被还原，而强还原性阴离子的电子首先被氧化。Cu2+比氢更容易得到电子，而氯比氢更容易失去电子。(3)如果用铜电

11、极电解稀硫酸，电解开始时如何写出电极反应式和总反应式？提示阳极：铜-2e-=Cu2阴极：2h 2e-=H2总反应式：H2SO4葫芦素H2(4)如果将相同量的硫酸铜和氯化镁混合溶解在水中，用惰性电极电解溶液，试着讨论两个电极可能产生的产物，并写出总反应公式。【提示】在该混合溶液中，阳离子的放电顺序为Cu2 H Mg2，阴离子的放电顺序为C1-OH-SO。因此，当电解开始时，Cu2在阴极放电产生铜，而C1在阳极放电产生Cl2。Cu2和C1放电后，氢继续在阴极放电产生H2，而氢在阳极放电产生O2。第一阶段：cucl2cu Cl2第二阶段：2h2o 2 H2+O2O2认知升华电解质水溶液的电解规律1.

12、电解过程中的放电顺序和电极产品的判断(1)基本思路(2)离子放电顺序(1)阴离子放电顺序：S2-碘-溴-氯-羟基-含氧酸根。阳离子放电顺序：Ag Hg2 Fe3 Cu2 H(酸)Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 H(水)Al3 Mg2 Na。2.带有惰性电极的电解液类型类型电极反应特性例子电解的目标电解的质量浓度公共卫生电解质溶解液体回收电解的水团类型尹：4h 4e-=2 H24杨：4oh-4e-=2h2o O2氢氧化钠水提高提高加水H2SO4水提高减少加水Na2SO4水提高不变加水电解的电解的定性类型被电解质电离的阴离子和阳离子分别在两极放电氯化氢电解质减少提高氯气进料氢化氯化铜电解质减少加入

13、氯化铜释放H2粗碱型阴极：H2O释放H2产生碱阳极：电解质阴离子放电氯化钠电解的质量与和谐水产生新店分解质量提高氯气进料氢化释放O2产酸类型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O释放O2生成酸硫酸铜电解质和水产生新店分解质量减少以氧气处理铜化学问题小组出发1.用惰性电极电解足够的下列溶液，并在一段时间后加入一定量的另一种物质(在方括号中),使溶液不能与原始溶液相同()A.氢氧化钠H2OC.氯化钠盐酸硫酸铜铜(氢)2解析a项，cu Cl2cu Cl2，所以加入CuCl2还原CuCl2溶液；b项，大量电解水：2h2o 2 H2+O2O2 ,所以加水回收；c项，2 NaCl 2 H2O 2 NaOH H

14、2Cl2，减少的n (H2) n (Cl2)=1 1，故加盐酸回收。术语d，2cu 4 2 H2O 2 O22 h2so 4，还原铜和氧原子，因此不能添加含h元素的铜(OH)2。答案 D2.当用惰性电极电解溶液时，发现在电极上只产生H2和O2。电解一段时间后，以下关于溶液(与电解前温度相同)的陈述是正确的()(1)溶液的酸碱度可能增加；溶液的酸碱度可能降低；溶液的酸碱度不变；溶液浓度可能增加；溶液浓度不变；溶液的浓度可能会降低A.只有 B。只有 C.只有 D。全部【解析】用惰性电极电解时，两极只有H2和O2，所以本质上是电解水，电解质不参与反应。这种电解质有三种可能性。例如，当H2SO4溶液被

15、电解时，H2SO4的浓度增加而酸碱度降低。当氢氧化钠溶液被电解时，水被电解，氢氧化钠的浓度增加，酸碱度增加。当Na2SO4溶液被电解时，水被电解，Na2SO4的浓度增加，并且pH值保持为u3.混合溶液只含有两种溶质，氯化钠和硫酸，氯化钠和硫酸的比例为3 1。如果溶液是用石墨电极电解的，下面的推论是不正确的()A.整个电解过程实质上是水的电解b .阳极首先沉淀Cl2，然后沉淀O2C.电解液的酸碱度不断增加，最终超过7D.阴极产品是H2分析从氮(氯)氮(氢)=3 2的比例可以看出，阳极依次反应；2Cl-2e-=Cl2 , 2H2O-4e-=O2 + 4H+；阴极只起反应：2h-2e-=H2。回答答4.为了使反应2 HCl 2 ag=2 gcl H2进行，一个同学设计了如下四个实验，如图所示，你认为哪一个是可行的()解析该反应是非自发氧化还原反应，需要设计成电解池，银作为阳极失去电子，电解质溶液中的氢得到电子产生H2。答案 C5.下图中，X和Y分别是DC电源的两极。通电后，发现电极A的质量增加，电极B释放出无色无味的气体，这与表()中的情况一致abX解决办法A锌石墨负极硫酸铜B石墨石墨