1、,第3课时 电解池的工作原理,专题1 第二单元 化学能与电能的转化,核心素养发展目标 HEXINSUYANGFAZHANMUBIAO,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。,新知导学 启迪思维 探究规律,达标检测 检测评价 达标过关,内容索引 NEIRONGSUOYIN,01,新知导学,1.电解氯化铜溶液实验探究 (1)按右图所示装置完成实验，并填写下表。,一、电解原理,
2、说明电解质溶液导电，,形成闭合回路,红色物质,析出金属铜,变蓝,产生了氯气,(2)实验原理分析 氯化铜溶液中存在的离子有 ，通电前这些离子在溶液中作自由运动。 通电时在电场的作用下，溶液中的离子作 ，即 趋向a极， 趋向b极。 a极电极反应式是 ，b极电极反应式是 ，总反应式是 。 结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的 过程。,Cu2、Cl、H、OH,定向运动,Cl、OH,Cu2、H,2Cl2e=Cl2,Cu22e=Cu,电解,2.电解和电解池 (1)电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生 和 的过程。 (2)电解池：将 转化为 的装置。 (3)电解池的电极名称 阴极：与电源 相连
3、的电极，发生 反应； 阳极：与电源 相连的电极，发生 反应。 (4)电解池的构成条件： 具有直流电源；两个电极(阴极、阳极)；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。,氧化反应,还原反应,电能,化学能,负极,还原,正极,氧化,(5)电子和离子移动方向 电子：从电源 流向电解池的 ，从电解池的 流向电源的 。 离子：阳离子移向电解池的 ；阴离子移向电解池的 。,负极,阴极,阳极,正极,阴极,阳极,电解质溶液导电与金属导电的不同 (1)电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。 (2)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。,归纳总结,例1 如下图所示装置中
4、，属于电解池的是,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。,(1)电解池工作原理,电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。 电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。,电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。 电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。 电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。,(2)原电池与电解池的比较,例2 如图是电解氯化铜溶液的装
5、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,解析 由图示电流方向可知， 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。,方法点拨电解池阴极和阳极的判断依据,电解池中电极名称判断的几种方法 (1)根据外接电源的正、负极判断：电源正极连接的是阳极，电源负极连接的是阴极。 (2)根据电极质量变化判断：如果电极质量减轻，该电极一定是阳极；如果质量增加，该电极一定是
6、阴极。 (3)根据电极产物判断：如果电极上析出Cl2或O2，该电极一定是阳极；如果电极上产生H2，该电极一定是阴极。 (4)根据溶液颜色变化判断：如果电解某中性溶液(如NaCl溶液、Na2SO4溶液)时，某电极附近溶液能使酚酞变红色，则该电极为阴极(H放电，OH的浓度变大)。,(5)根据电解质溶液中离子的移动方向判断：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 (6)根据电极反应式判断：发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极是阴极。,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。阳离子放电顺序：AgCu2HPb2Fe2Zn2 (2)阳极：
7、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：活泼金属阳极S2IClOH含氧酸根。,二、酸、碱、盐溶液的电解规律,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,减小,增大,不变,H2O,(2)电解电解质型,增大,HCl,CuCl2,(3)电解质和水都发生电解型,增大,减小,HCl,CuO或CuCO3,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
8、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、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。,归纳总结,例3 判断正误(正确的打“”，错误的打“”) (1)用石墨作阳极、铁作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( ) (3)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Nae=Na( ) (4)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH4e=O22H2O( ),(5
9、)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag2H2O 4Ag4HO2( ) (6)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu2HCl CuCl2H2( ),易错警示判断电极产物注意事项 (1)先看阳极材料，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则根据阴离子的放电顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH的存在。 (2)不论阴极是什么材料，都按照阳离子放电顺序判断谁先放电，并注意溶液中H的存在。 (3)注意电解物质的状态，是电解质溶液还是熔融电解质。,例4 用石墨作电极，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
10、的pH减小,解析 用石墨作电极，电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液，阳极反应式为2I2e=I2，阳极附近溶液变蓝色； 阴极反应式为2H2e=H2，阴极有氢气逸出，附近溶液氢氧根浓度增大呈碱性，溶液变红色。,例5 (2018蚌埠第二中学期中)用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是 A.NaCl盐酸 B.NaOHH2O C.CuCl2HCl D.CuSO4Cu(OH)2,解析 电解NaCl溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子得到电子生成氢气，所以应加HCl让电解质溶液复原，A错误； 电解NaOH溶液时，阳极产生氧气，阴极产生氢
11、气，所以应加水让电解质溶液复原，B正确； 电解CuCl2溶液时，阳极氯离子放电生成氯气，阴极析出铜，所以应加氯化铜让电解质溶液复原，C错误； 电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加CuO或CuCO3让电解质溶液复原，加入氢氧化铜会多生成水，D错误。,方法点拨 电解后要使电解质溶液复原，须加入适量的某物质，该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。,(1)水溶液中，K、Na、Mg2、Al3等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活泼金属。 (2)电解池的阴极不管是惰性电极(Pt、石墨)还是活性电极，都是电解质溶液(或熔
12、融电解质)中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。 (3)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大；若阳极为OH放电，则阳极区c(H)增大；若阴极为H放电，同时阳极为OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。 (4)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。,学习小结,XUEXIXIAOJIE,02,达标检测,1,2,3,4,5,6,1.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
13、反应,1,2,3,4,5,6,2.在某电解质溶液里，用M和N作电极，通电一段时间后，发现M极质量减小，N极质量增大，符合这一情况的是 A.电解质溶液是稀硫酸 B.金属M是阳极，金属N是阴极 C.M和N是石墨电极 D.M是阴极，N是阳极,解析 由题意可知，M极溶解，发生氧化反应，为阳极； N极质量增加，有金属单质析出，发生还原反应，为阴极。,1,2,3,4,5,6,3.用石墨作电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是 A.在阳极上析出金属铜 B.在阴极上析出金属铜 C.在阴极上产生有刺激性气味的气体 D.阳极上发生还原反应,解析 根据电解原理，阳极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，放出有刺激性气味的
14、氯气；阴极发生还原反应：Cu22e=Cu，析出金属铜。,A.2Cu22H2O 2Cu4HO2 B.Cu22Cl CuCl2 C.2Cl2H2O 2OHH2Cl2 D.2H2O 2H2O2,1,2,3,4,5,6,4.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为31的硫酸铜和氯化钠的混合溶液，不可能发生的反应有,1,2,3,4,5,6,解析 设混合溶液的体积为4 L，物质的量浓度均为1 molL1，溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol 和1 mol，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Cu22Cl CuCl2，氯离子完全反应时，剩余铜离子2.5 m
15、ol；,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2Cu22H2O 2Cu4HO2；,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2H2O 2H2O2。,1,2,3,4,5,6,5.用石墨作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法正确的是 A.石墨电极周围有大量的钠离子 B.铁棒质量增加 C.电子通过熔融电解质流向铁棒 D.阴极发生氧化反应,解析 氯离子移向阳极，发生氧化反应：2Cl2e=Cl2； 钠离子移向阴极，发生还原反应：2Na2e=2Na。,1,2,3,4,5,6,6.用石墨作电极，在Na、Cu2、Cl、 等离子中选出适当离子组成电解质，电解
16、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。,Na2SO4,1,2,3,4,5,6,(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。,(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。,(4)通过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421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14，知阳极产生气体为O2,1 mol O2转移4 mol e，金属与电子的物质的量之比为12，故金属为2价，即Cu2，即为CuSO4。,CuSO4,NaCl,CuSO4,
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