配套K12高中化学 电解原理(提高)知识讲解学案 新人教版选修4

电解原理
【学习目标】
1、了解电解池的工作原理；
2、初步掌握一般电解反应产物的判断方法。

【要点梳理】
要点一、电解原理
1．定义：使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。

2．装置特点：电能转化为化学能。

3．形成条件：（1）与电源两个电极相连；（2）电解质溶液（或熔融的电解质）；（3）形成闭合回路。

4．阴阳极的判断及反应原理（以电解熔融NaCl、CuCl2溶液为例）
【高清课堂：电解原理#电解反应类型】
要点二、电解反应类型
1．只有电解质参加的反应（电解CuCl2溶液）
阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑（氧化反应）阴极：Cu2++2e－＝Cu（还原反应）
总反应：CuCl2电解
Cu+Cl2↑
2．只有水参加的反应（电解稀硫酸）
阳极：4OH--4e－=2H2O+O2阴极：2H++2e－=H2
总反应：2H2O 电解
2H22
3．水和电解质均参加的反应（电解饱和食盐水）
阳极：2Cl --2e －=Cl 2 阴极：2H ++2e －=H 2
总反应：2NaCl+2H 2O 电解 H 22
4．电极参加的反应
阳极反应：Cu-2e －=Cu 2+
阴极反应：2H +-2e －=H 2
总反应：Cu+2H + 电解 Cu 2++H 2
要点三、电解时电极反应式的书写
1．看电极。

主要是看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化发生氧化反应。

阴极一般不参与电极反应。

2．看离子。

搞清电解质溶液中存在哪些阴离子、阳离子，根据放电顺序书写电极反应式。

3．水溶液中始终有H +和OH －，放电顺序中H +、OH －之后的离子一般不参与电极反应。

例如：电解CuSO 4（aq ）的电极反应分析：
如图所示：（1）看电极。

石墨作阳极，Fe 作阴极，所以两电极都不反应。

（2）看离子。

阳离子放电顺序：Cu 2+＞H +，故Cu 2++2e －＝Cu
阴离子放电顺序：OH －＞SO 42－，故4OH －－4e －＝2H 2O+O 2↑
总方程式为：
2Cu 2++2H 2O 电解
2Cu+O 2↑+4H +或2CuSO 4+2H 2O 电解
Cu+O 2↑+2H 2SO 4
要点诠释：书写电极反应式的步骤一般分为四步：
（1）列物质、标得失；
（2）选离子、配电荷；
（3）配个数、巧用水；
（4）两式加、验总式。

【典型例题】
类型一、电化学中电极及电极反应的判断
例 1 蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。

下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：
下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是：
A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极
B．蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中
C．充电时，阴极上的电极反应为：Fe(OH)2+2e－=Fe+2OH－
D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动
【答案】B、D。

【解析】蓄电池放电时起原电池作用，原电池的负极是较活泼的金属，A正确。

放电时，Fe是原电池的负极，Fe失电子被氧化成Fe2+离子。

由于负极——Fe的附近聚集较多的Fe2+离子，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D不正确。

充电时蓄电池起电解池作用，充电时电源的负极应与蓄电池的负极（Fe，此时作为电解池的阴极）相连接，发生还原反应：Fe(OH)2+2e－=Fe+2OH－。

C正确。

该蓄电池的放电和充电时的电极反应分别是：放电：负极Fe-2e－+ 2OH－=Fe(OH)2
正极NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-
充电：阴极Fe(OH)2+2e－=Fe+2OH－
阳极Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O
可见反应是在碱性溶液中进行的，B不正确。

举一反三：
【变式1】右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分
别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是( )
A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的
B．电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
【答案】D
【解析】Na2SO4＝2Na＋＋SO42－，H2O H＋＋OH－，SO42－和OH－移向b电极，Na＋和H＋移向a电极，在b电极上：4OH－-4e－＝ 2H2O＋O2↑，在a电极上：4H＋＋4e－＝ 2H2↑，所以a电极产生的气体体积大于b电极；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H＋放电，所以a电极附近的c(OH－)＞c(H＋)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。

【高清课堂：电解原理#例3】
【变式2】如下图装置，A、B中电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条上的铂夹；电源有a、b两极。

若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。

切断K1，闭合K2、K3通直流电，则：
（1）标出电源的正、负极，a为______极，b为_____极。

（2）在湿的Na2SO4滤纸条中心的KMnO4液滴，有什么现象__________。

（3）写出电极反应式：A中____________，B中__________。

（4）若电解一段时间，A、B中均有气体包围电极。

此时切断K2、K3，闭合K1，则电流表的指针是否移动(填是或否)_________。

（5）若电流表指针不移动说明理由，若指针移动也说明理由___________。

【答案】（1）a为负极，b为正极
（2）紫色液滴向D处移动
（3）A中：4OH——4e－=2H2O+O2 B中：2H++2e－=H2
（4）是
（5）H2、O2、KOH在A、B两极可以形成原电池
类型二、电解原理
例2 右图是电解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
【答案】C
【解析】电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相
连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。

A、B均不正确。

在电解过程中，因Cu2+
是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl－是阴离子，
移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，会导致溶液中氯离子浓度降低。

故C对D错。

【总结升华】电解池与原电池最根本的区别是有无外加电源，有外加电源的装置
是电解池。

电解池中两极名称为阴、阳极，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应；而原电池中的两极名称为正、负极，一般不称为阴、阳极。

举一反三：
【变式1】在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（）。

A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应
B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应
C．原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应
D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应
【答案】B、C
【高清课堂：电解原理#例1】
【变式2】下图中能验证氯化钠溶液电解产物的装置是
【答案】D
【变式3】如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。

下列叙述中正确的是
【答案】B。