1、第 1 课时 电解的原理学习目标：1.理解电解原理及电解池的组成。(重点)2.了解电解规律及其应用。(难点)自 主 预 习探 新 知1电解熔融氯化钠实验(1)实验装置(2)实验现象通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。(3)实验分析熔融氯化钠中存在的微粒 Na 、Cl 。通电后离子的运动方向：阳离子 Na (填离子符号)移向铁电极；阴离子 Cl (填离子符号)移向石墨电极。电极上发生的变化：铁电极：2Na 2e =2Na ，石墨电极：2Cl 2e =Cl2。(4)实验结论熔融氯化钠在电流作用下发生了化学变化分解生成了 Na 和 Cl2。2基本概念(1)电解：让直流电通过电解质
2、溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。(2)电解池定义：将电能转化为化学能的装置。构成条件：直流电源、固体电极材料以及电解质溶液或熔融的电解质并构成闭合回路。(3)电极阳极发生氧化反应的电极(与电源正极相连)阴极发生还原反应的电极(与电源负极相连)(4)电极反应在电极上进行的半反应，可以用电极反应式表示。3电解池的工作原理微点拨：电解质的导电过程是被电解的过程，属于化学变化；金属导电过程是电子的定向移动，属于物理变化。基础自测1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)与电源正极相连接的是电解池的阴极。( )(2)用惰性电极电解 NaCl 溶液时可以
3、得到 Na 和 Cl2。( )(3)电解池工作时，阳极发生还原反应，失去电子。( )(4)电解池工作时，阳极上的电子通过电解质溶液移向阴极。( )(5)电解 AgNO3溶液时，Ag 移向阳极，NO 移向阴极。( ) 3提示 (1) 电解池的阳极连接电源的正极。(2) 用惰性电极电解 NaCl 溶液得 H2、Cl 2、NaOH。(3) 电解过程中，阳极发生氧化反应。(4) 电解池中电子不通过电解质溶液。(5) 电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。2将下面的电极反应与对应的电极名称连线。Na e =Na氧化反应 A阳极还原反应4OH 4e =2H2OO 2 B阴极答案 B A B A3用石墨
4、棒作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法正确的是( ) A石墨棒周围有大量的 NaB铁棒质量增加C电子通过熔融电解质由石墨棒流向铁棒D阴极发生氧化反应B 阴离子移向阳极(石墨棒)，发生氧化反应 2Cl 2e =Cl2，阳离子移向阴极，发生还原反应 2Na 2e =2Na，A、D 项错误，B 项正确；电子不能通过熔融电解质，熔融的电解质是由于其内部自由移动的离子定向移动而导电的，C 项错误。合 作 探 究攻 重 难电解池阴、阳极及电极产物的判断用下列装置对 X 溶液进行电解思考交流1上述电解池的石墨、铁分别是什么电极？发生电极反应的类型是什么？提示 石墨为阳极，发生氧化反应；铁为阴极，发生
5、还原反应。2若 X 为 CuSO4，两电极上出现什么现象？解释原因。提示 通电后在石墨电极上产生气泡。原因：4OH 4e =O22H 2O；铁电极上析出紫红色固体，原因：Cu 2 2e =Cu。3若 X 为 Mg(NO3)2，两电极上出现什么现象？解释原因。提示 通电后在石墨电极上产生气泡，原因：4OH 4e =O22H 2O 或2H2O4e =O24H ；铁电极上产生气泡，附近区域变浑浊，原因：2H2O2e =H22OH 、Mg 2 2OH =Mg(OH)2。对点训练题组一 电解池阴、阳极的判断1下列关于电解池的叙述中不正确的是( )A阳离子移向与电源正极相连的电极B与电源负极相连的是电解池
6、的阴极C在电解池的阳极发生氧化反应D电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极A 与电源正极相连的电极为阳极，电解质溶液中的阴离子移向阳极。教师备选如图是电解 CuCl2溶液的装置，其中 c、d 为石墨电极。则以下有关此电解池的判断正确的是( )Aa 为负极，b 为正极Ba 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，氯离子浓度保持不变C 依据电流的方向可知，a 为正极，b 为负极，c 为阳极，d 为阴极。d 极上的电极反应：Cu 2 2e =Cu，c 极上的电极反应：2Cl 2e =Cl2，溶液中的 Cl 浓度减小。2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
7、如图中，下列有关分析完全正确的是( )选项 A B C Da 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B 电子由电源的负极流出，故 a 是阴极，d 是正极，溶液中阳离子移向阴极。电解池阴、阳极的判断题组二 电解产物的判断3用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO 3)2、NaCl 的混合液，最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是( )AH 2和 Cl2 BCu 和 Cl2CH 2和 O2 DCu 和 O2B 溶液中的离子有 H 、Cu 2 、Na 及 SO 、NO 、Cl 、OH 七种离子，得电子能24 3力：Cu 2 H Na ，失电
8、子能力：Cl OH 含氧酸根，所以电解初期阴极：Cu2 2e =Cu，阳极：2Cl 2e =Cl2，故选 B。4用惰性电极进行电解，下列说法正确的是( )A电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的 pH 不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗 OH ，故溶液的 pH 降低C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 11D A 项，电解稀 H2SO4，实质是电解 H2O，由于 H2O 的量减小，故 c(H2SO4)增大，溶液的 pH 降低；B 项，电解 NaOH 溶液，实质是电解 H2O，由于 H2O 的量减少，故 c(NaO
9、H)增大，溶液的 pH 升高；C 项，电解 Na2SO4溶液，实质是电解 H2O，阳极产生 O2，阴极产生H2， n(H2) n(O2)21；D 项，电解 CuCl2溶液时，发生反应CuCl2 CuCl 2，阴极析出 Cu，阳极产生 Cl2， n(Cu) n(Cl2)11。本= = = = =通 电 题选 D。电解反应两极产物的判断(1)阳极产物的判断活性金属电极金属电极失电子，被溶解，生成对应金属阳离子。惰性电极(Pt、Au、C)阴离子失电子，生成对应非金属单质。阴离子放电顺序：S 2 I Br Cl OH 含氧酸根F 。(2)阴极产物的判断与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳
10、离子放电顺序：Ag Hg 2 Fe 3 Cu 2 H (H 浓度较大时)Pb 2 Sn 2 Fe 2 Zn 2 H (H 浓度较小时)Al 3 Mg 2 Na Ca 2 K 。用惰性电极电解电解质溶液的类型采用惰性电极从 NO 、SO 、Cl 、Cu 2 、Ba 2 、H 中选出适当的离子组成电解质， 3 24并对其溶液进行电解。思考交流1若两极分别放出 H2和 O2，则符合条件的电解质有哪些？提示 HNO 3、H 2SO4、Ba(NO 3)2。2若阴极析出金属、阳极放出 O2，则符合条件的电解质有哪些？提示 Cu(NO 3)2、CuSO 4。3若两极分别放出气体，且体积比为 11，则符合此条
11、件的电解质有哪些？提示 BaCl 2、HCl。对点训练题组一 电解规律1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D 以石墨为电极，电解 KI 溶液的方程式是2KI2H 2O I2H 22KOH。由于其中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附= = = = =通 电 近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的 pH 变大。因此选项是 D。2用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的 pH
12、 依次为升高、不变、降低的是( )AAgNO 3 CuCl 2 Cu(NO 3)2BKCl Na 2SO4 CuSO 4CCaCl 2 KOH NaNO 3DHCl HNO 3 K 2SO4B 由电解电解质溶液的四种类型可知：类型 化学物质 pH 变化放 O2生酸型 CuSO4、AgNO 3、Cu(NO 3)2 降低放 H2生碱型 KCl、CaCl 2 升高CuCl2 升高电解电解质型HCl 升高NaNO3、Na 2SO4、K 2SO4 不变电解 H2O 型KOH 升高HNO3 降低题组二 电解的有关计算3如图所示的 A、B 两个电解池中的电极均为铂，在 A 池中加入 0.05 molL1 的
13、CuCl2溶液，B 池中加入 0.1 molL1 的 AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d 四个电极上所析出的物质的物质的量之比是( )A2241 B1121C2111 D2121A 由电解规律可知：a、c 为阴极，b、d 为阳极。a 极上析出 Cu，b 极上析出Cl2，c 极上析出 Ag，d 极上析出 O2。由电子守恒可得出：2e CuCl 22Ag O2，所以12a、b、c、d 四个电极上所析出物质的物质的量之比为 112 2241。12教师备选电解 100 mL c(H )0.30 mol/L 的下列溶液，当电路中通过 0.04 mol 电子时，理论上析出金属的质量最大的是 ( )A
14、含 0.10 mol/L Ag 的溶液B含 0.20 mol/L Zn2 的溶液C含 0.20 mol/L Cu2 的溶液D含 0.20 mol/L Pb2 的溶液C 根据离子放电顺序可知，电解时 A、C 项溶液中 Ag 、Cu 2 比 H 先放电，而 B、D项溶液中则是 H 先放电，故当电路中通过 0.04 mol 电子时，理论上 A 项溶液中有 0.01 mol Ag 析出， B 项溶液中有 0.005 mol Zn 析出，C 项溶液中有 0.02 mol Cu 析出，D 项溶液中有 0.005 mol Pb 析出，则析出金属的质量最大的是 C 项。4用惰性电极电解 M(NO3)x的水溶液
15、，当阴极质量增加 a g 时，在阳极上同时产生 b L 氧气(标准状况)，则 M 的相对原子质量是( ) A B. C D.22.4axb 11.2axb 5.6axb 2.8axbC 生成 b L O2(标准状况)转移的电子为 mol，根据电子守恒知，析出的 M 的b422.4物质的量为 mol mol，阴极增加的质量即为析出的 M 的质量，则 M 的摩尔质量4b22.4x b5.6x为 a (gmol1 )，即 M 的相对原子质量为 。b5.6x 5.6axb 5.6axb电解计算技巧(1)计算方法电子守恒法计算用于串联电路，通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数
16、相等总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算关系式计算根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需要的关系式(2)常见电化学计算的对应关系H2Cl 2 O2Cu2Ag2H 2OH 。12当 堂 达 标固 双 基1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 ( )AHCl、CuCl 2、Ba(OH) 2BNaOH、CuSO 4、H 2SO4CNaOH、H 2SO4、Ba(OH) 2DNaBr、H 2SO4、Ba(OH) 2C 电解时只生成氧气和氢气，则电解质所含阳离子在金属活动性顺序表中位于铜之前，阴离子不是简单离子。2用惰性电极分别
17、电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是( )AAgNO 3 BNa 2SO4CCuCl 2 DKClC 直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型，即选 C；AgNO 3发生的电解反应是：4AgNO 32H 2O 4AgO 24HNO 3，可加 Ag2O 或= = = = =通 电 Ag2CO3；电解 Na2SO4的水溶液实际电解的是水；电解 KCl 水溶液实际电解的是溶质和溶剂，通 HCl 气体能恢复原状。教师备选将一直流电源的正、负极(电极材料为 Pt)用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤
18、纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是( )选项 A B C D阳极 蓝 白 红 蓝阴极 白 蓝 蓝 蓝D 题中所述装置相当于电解食盐水装置。阳极：2Cl 2e =Cl2，Cl 2使湿润的KI淀粉变蓝。阴极：2H 2e =H2，阴极附近溶液呈碱性，石蕊试液变蓝。3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( )AF 表示反应生成 Cu 的物质的量BE 表示反应实际消耗 H2O 的物质的量CE 表示反应生成 O2的物质的量DF 表示反应生成 H2SO4的物质的量B 由题意可知电解反应的化学方程式为2CuSO42H 2O 2Cu2H 2SO4O
19、2，据反应中各物质与转移电子的关系：= = = = =通 电 2Cu2H 2O2H 2SO4O 24e 可知，E 表示反应消耗 H2O 的物质的量或反应生成 Cu、H 2SO4的物质的量，F 表示反应生成 O2的物质的量。4如图为电解 CaCl2溶液的实验装置，以铂为电极。电解一段时间后，将 CO2持续通入该电解液中。请回答下列问题： (1)电解时，F 极发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_；E 极发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_；电解总反应式为_。(2)电解池中产生的现象：_；_；_。(3)持续通入 CO2发生的反应有_。解析 在 E 极上发生反应：2H 2O
20、2e =H22OH ；在 F 极上发生反应：2Cl 2e =Cl2。电解一段时间后，通入 CO2会有 CaCO3沉淀生成，继续通入CO2，CaCO 3沉淀溶解。答案 (1)氧化 2Cl 2e =Cl2 还原 2H 2O2e =H22OH CaCl22H 2O Ca(OH)2H 2Cl 2= = = = =通 电 (2)E 极附近溶液呈红色E 极有无色气体生成，F 极有黄绿色气体生成通入少量 CO2时，溶液中出现白色沉淀，继续通入 CO2，白色沉淀逐渐消失(3)CO2Ca(OH) 2=CaCO3H 2O，CaCO 3CO 2H 2O=Ca(HCO3)2对于电解水型的电解池，阳极 OH 放电，剩余 H ，故阳极附近溶液中 c(H )大于c(OH )，溶液显酸性；阴极 H 放电，剩余 OH ，故阴极附近溶液中 c(OH )大于 c(H )，溶液显碱性。 因此，一般阳极 OH 放电产生 O2时，阳极附近溶液显酸性，阴极 H 放电产生 H2时，阴极附近溶液显碱性。