人教版高中化学选修4课堂学案第四章第三节第1课时电解原理

第1课时 电解原理[目标导航]1.了解电解、电解池的概念，会描述电解池的工作原理。

2.能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。

3.理解并掌握电解规律和电解产物的判断方法。

一、电解CuCl 2溶液的实验探究 1．实验操作如图所示，在U 形管中注入CuCl 2溶液，插入两根石墨棒电极，把湿润的KI-淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。

接通直流电源。

2．实验现象阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质，阳极石墨棒上有气泡逸出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的KI-淀粉试纸变蓝色。

3．原理分析CuCl 2是强电解质且易溶于水，H 2O 是弱电解质，微弱电离生成H ＋和OH －，因此溶液中存在Cu 2＋、H ＋、Cl －和OH －等4种离子。

通电前，离子做自由移动；通电后，Cl －和OH －向阳极移动，Cu 2＋和H ＋向阴极移动。

在阳极，OH －、Cl －均可能被氧化，由于Cl －的放电能力比OH －强，Cl －优先于OH －在阳极上发生反应；在阴极，Cu 2＋和H ＋都可能被还原，但Cu 2＋的放电能力比H ＋强，Cu 2＋优先于H ＋在阴极上发生反应。

电极反应为阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑(氧化反应)； 阴极：Cu 2＋＋2e －===Cu(还原反应)。

电解反应：CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑。

4．实验结论在直流电的作用下，电能转化为化学能，CuCl 2被电解为Cu 和Cl 2(Cu 在阴极生成，Cl 2在阳极生成)。

二、电解原理1．电解让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)，而在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。

2．电解池(1)定义：将电能转化为化学能的装置。

(2)组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。

(3)电极名称与电极反应：阳极：与电源正极相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应。

阴极：与电源负极相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应。

(4)电子流向电源负极→导线→电解池的阴极；电解池的阳极→导线→电源的正极。

(5)电解方程式：如电解熔融NaCl ：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑ 【合作探究】1．电解时电子通过电解质溶液吗？ 答案电解质溶液通电电解时，在外电路中有电子通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了电流。

2．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？ 答案一定有化学反应发生，因为在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。

3．电解过程中放H 2生碱型和放O 2生酸型的实质是什么？在放H 2生碱型的电解中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？ 答案放H 2生碱型实质是水电离出的H ＋在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH －浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O 2生酸型的实质是水电离出的OH －在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使H ＋浓度增大。

4．要使电解后的CuSO 4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？ 答案应具体情况具体分析，若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2＋未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度减小；若Cu2＋全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏大。

【练一练】判断正误(正确打“√”，错误打“×”)(1)电解是把化学能转化为电能( ×)(2)电解质溶液导电一定发生化学反应( √)(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( √)(4)任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生( √)(5)电解、电离均需要通电才能实现( ×)(6)电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程( √)一、电解原理及电解时两电极产物的判断1．阳极产物的判断(1)活性金属电极(金属活动性顺序表中排在Ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。

(2)惰性电极(Au、Pt、石墨)，溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。

阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价态含氧酸根>F－。

2．阴极产物的判断(1)与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物。

(2)阳离子的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞较活泼金属阳离子(注意Fe3＋的顺序)。

【例1】如图是电解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，氯离子浓度不变解析电流从电源的正极流出，故a 为正极，b 为负极；c 为阳极，d 为阴极。

电解时，因Cu 2＋移向阴极d ，在阴极放电析出Cu ，故d 电极质量增加；Cl －移向阳极c ，在阳极放电逸出Cl 2，导致溶液中Cl －浓度降低。

答案C【反思感悟】电解池阴极和阳极的判断依据(1)电源的正极、负极、离子移动方向、发生反应的类型。

(2)电极质量变化：质量减轻为阳极，质量增加为阴极。

(3)电极产物：有Cl 2或O 2析出的电极为阳极，有H 2产生的电极为阴极。

(4)溶液变化：电解某中性溶液时，附近溶液能使酚酞呈红色的电极为阴极。

变式训练1用惰性电极电解AgNO 3溶液，下列说法不正确的是() A ．电解过程中阴极质量不断增加 B ．电解过程中溶液的pH 不断降低C ．此时向溶液中加入适量的Ag 2O 固体可使溶液恢复到电解前的状况D ．电解后两极产生的气体体积比为2∶1 答案D解析处理有关电解问题首先应注意电极材料，在此基础上写出电极反应和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH 变化必须注意原溶液的pH 情况。

用惰性电极电解AgNO 3溶液，总的电极反应式为4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3。

可知：阴极上析出Ag ，阳极上放出O 2，故A 正确、D 错误；由于生成HNO 3溶液，pH 应不断降低，B 正确；要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag 2O ＋4HNO 3===4AgNO 3＋2H 2O ；得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复电解前的状况，C 正确。

二、惰性电极电解电解质溶液的规律【关键提醒】惰性电极电解电解质溶液后要恢复原电解质溶液的浓度，需加适量的某物质时，遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则，所加物质可以是阴极与阳极产物的化合物。

【例2】下图为直流电源电解稀Na 2SO 4溶液的装置。

通电后在石墨电极a 和b 附近分别滴加一滴石蕊溶液。

下列实验现象中正确的是()A ．逸出气体的体积，a 电极的小于b 电极的B ．一电极逸出无味气体，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 电极附近呈红色解析电解Na2SO4溶液时，a为阴极：4H＋＋4e－===2H2↑，b为阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；a极周围由于H＋放电溶液呈碱性，石蕊显蓝色，b极周围由于OH－放电溶液呈酸性，石蕊显红色。

答案D【反思感悟】判断电解后溶液酸、碱生成的方法(1)若电解产物只有H2，而无O2，则阴极生成碱。

(2)若电解产物只有O2，而无H2，则阳极生成酸。

(3)若电解产物既有O2，又有H2，且二者物质的量之比为1∶2，则实质是电解水，阳极生成酸，阴极生成碱，最终溶液中无酸和碱生成。

变式训练2下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出。

符合这一情况的是下表中的()答案A解析由a极板质量增加，知溶液中阳离子在a极板析出，则a为阴极，X为负极；因B中a 极板不析出金属，C中X为正极，故B、C错；又由b极板有无色无味气体放出，知D错。

三、电解池中电极反应式的书写【例3】根据以下装置图书写电极反应式和总反应离子方程式。

答案(1)阴极：4Ag ＋＋4e －===4Ag 阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑总反应：4Ag ＋＋2H 2O=====电解4Ag ＋4H ＋＋O 2↑ (2)阳极：Fe －2e －＋2OH －===Fe(OH)2 阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑总反应：Fe ＋2H 2O=====电解Fe(OH)2＋H 2↑ (3)阳极：Cu －2e －===Cu 2＋ 阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑总反应：Cu ＋2H ＋=====电解Cu 2＋＋H 2↑ 【归纳总结】1．做到“三看”，正确书写电极反应式(1)一看电极材料，若是金属(Au 、Pt 除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe 生成Fe 2＋而不是生成Fe 3＋)。

(2)二看介质，介质是否参与电极反应。

(3)三看电解质状态，若是熔融状态，就是金属的电冶炼。

2．规避“三个”失分点(1)书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。

(2)要确保两极电子转移数目相同，且应注明条件“电解”。

(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H ＋、OH －之后的离子一般不参与放电。

变式训练3根据下列装置图，回答问题。

(1)若A 、B 均为惰性电极，电解质溶液为MgCl 2溶液。

阳极：________________； 阴极：________________； 总反应式：________________。

(2)若A 为Cu ，B 为碳棒，电解质溶液为CuSO 4溶液。

阳极：________________； 阴极：________________。

(3)若A 为碳棒，B 为铁，电解质为熔融NaCl 。

阳极：________________； 阴极：________________；总反应式________________________。

答案(1)2Cl －－2e －===Cl 2↑ 2H ＋＋2e －===H 2↑Mg 2＋＋2Cl －＋2H 2O=====电解Cl 2↑＋H 2↑＋Mg(OH)2↓ (2)Cu －2e －===Cu 2＋Cu 2＋＋2e －===Cu (3)2Cl －－2e －===Cl 2↑2Na ＋＋2e －===2Na 2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑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变成化学能的装置 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反应 答案D2．用石墨作电极，电解下列物质的溶液，其实质不是电解水的是() A ．NaNO 3B ．NaOHC ．Na 2SO 4D ．NaCl 答案D3.如图所示，铁片、铜片和CuSO 4溶液可以构成原电池或电解池，下列说法正确的是()A ．构成原电池时，Cu 极反应式为Cu －2e －===Cu 2＋B ．构成电解池时，Cu 极质量可能减少也可能增加C ．构成电解池时，Fe 极质量一定减少D ．构成的原电池或电解池在工作时的反应原理一定不同 答案B解析用导线将两极直接相连构成原电池，此时发生的反应为Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu ，Fe 极作负极，发生的电极反应为Fe －2e －===Fe 2＋，Cu 极作正极，发生的电极反应为Cu 2＋＋2e －===Cu ，A 项错误。