(人教版)高中化学选修四：4.4.3.1《电解原理》学案(1)

第三节 电解池

第1课时 电解原理

[目标要求] 1.理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.掌握电解电极反应方程式的书写。3.了解电解反应的一般规律。

一、电解

1．概念 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 2．特点 (1)电解是最强有力的氧化还原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。

(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。

二、电解池

1．定义

把电能转化成化学能的装置。

2．形成条件

(1)直流电源；

(2)两个电极：与电源正极相连的一极是阳极；与电源负极相连的一极是阴极；

(3)电解质溶液或熔融电解质；

(4)形成闭合回路。

3．装置及电极反应

以电解CuCl 2溶液为例

(1)装置

(2)电极反应 阴极 Cu 2＋＋2e －===Cu 发生还原反应

阳极 2Cl －－2e －===Cl 2发生氧化反应

总反应 CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑

4.(1)电子流向

电源负极―→电解池阴极

电解池阳极―→电源正极

(2)离子流向

阳离子―→电解池阴极

阴离子―→电解池阳极

知识点一电解池

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

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。在电解过程中，因为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，导致溶液中氯离子浓度降低。

2．下列有关电解池的说法正确的是()

A．在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极

B．无论电解何种物质，阳极上失电子数都与阴极上得电子数相等

C．电解氯化铜溶液时，在阴极上有气体生成

D．电解NaCl、CuCl2两种溶液，参加反应的物质是相同的

答案 B

解析与负极相连的是阴极。电解氯化铜时，阳极上有氯气生成，阴极上有铜析出；电解NaCl溶液时，水参加了反应，而电解CuCl2溶液时，水没有参加反应。

知识点二电解原理

3．如图所示，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。符合这一情况的是附表中的()

a极板b极板X电极Z溶液

A 锌石墨负极CuSO4

B 石墨石墨负极NaOH

C 银铁正极AgNO3

D 铜石墨负极CuCl2

答案 A

解析 由题意知，通电后a 极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a 极为电解池的阴极，则X 为电源负极，B 、C 均不符合；又b 极放出的是无色无味的气体，可淘汰D 。

4．在25℃时，将2个铜电极插入到一定的Na 2SO 4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a mol 气体时，溶液中析出了b mol 的结晶水合物Na 2SO 4·10H 2O ，若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是( ) A.b b ＋18a B.b b ＋36a C.71b 161b ＋18a D.71b 161b ＋9a

答案 C

知识点三 电解规律应用

5．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是( )

A ．AgNO 3[AgNO 3]

B ．NaOH[H 2O]

C ．KCl[KCl]

D ．CuSO 4[Cu(OH)2]

答案 B

解析 A 项：4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3脱离反应体系的物

质是4Ag ＋O 2，相当于2Ag 2O ，所以应当加入适量Ag 2O 才能复原。(加入

AgNO 3，会使NO －3的量增加)；B 项：2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑ 脱离反应体系的

是2H 2＋O 2，相当于2H 2O ，加入适量水可以复原。C 项：2KCl ＋2H 2O=====

电解2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 脱离反应体系的是H 2＋Cl 2，相当于2HCl ，应通入适量HCl 气体才能复原。(加入盐酸时，同时也增加了水) D 项：2CuSO 4＋

2H 2O=====电解2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑ 脱离反应体系的是2Cu ＋O 2，相当于2CuO ，加入适量CuO 可以复原。

6．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的pH 变小，并且在阳极得到0.56 L 气体，阴极得到1.12 L 气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是( )

A ．稀盐酸

B ．KNO 3溶液

C ．CuSO 4溶液

D ．稀硫酸

答案 D

解析 阳极与阴极产生的气体体积比为

＝12，相当于电解水，pH 变小说明电解了含氧酸。

练基础落实

1．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图)，经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是( )

A ．Ⅰ和Ⅲ附近

B ．Ⅰ和Ⅳ附近

C ．Ⅱ和Ⅲ附近

D ．Ⅱ和Ⅳ附近

答案 B

解析 此题将电解知识与原电池知识融合在一起。要解决此问题，必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分，这些知识都弄清楚了，才能顺利解答此题，达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。左图为电解池，Fe 为阳极，阳极反应式为Fe －2e －===Fe 2＋；Zn 为阴极，阴极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，因此Ⅰ区域c (OH －)变大，碱性增强使酚酞变红；右图为原电池，Fe 为正极，正极反应式为2H 2O ＋O 2＋4e －===4OH －，因此Ⅳ区域c (OH －)变大，碱性增强使酚酞变红。

2．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )

A ．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH 不变

B ．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH －，故溶液pH 减小

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1∶2

D ．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1∶1 答案 D

解析 电解稀H 2SO 4，其实质是电解水，因溶剂减少，H 2SO 4浓度将增大，故溶液的pH 变小；电解稀NaOH 溶液，虽然OH －在阳极放电，但H ＋同时也在阴极放电，其实质同样是电解水，溶液的浓度也将变大，故溶液的pH 变大；电解Na 2SO 4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H 2和O 2，二者的物质的量之比为2∶1，而非1∶2；电解CuCl 2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu 和Cl 2，二者的物质的量之比为1∶1。

3．电解CuCl 2与NaCl 的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为

( )

A ．H 2和Cl 2

B ．Cu 和Cl 2

C ．H 2和O 2

D ．Cu 和O 2

答案 B

解析 溶液中Cu 2＋、H ＋、Na ＋移向阴极，Cu 2＋先放电得到Cu ；Cl －、OH －移向阳极，Cl －先放电得到Cl 2。

4．在水中加等物质的量的Ag ＋、Pb 2＋、Na ＋、SO 2－4、NO －3、Cl －，该溶液放

在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为

( )

A ．35.5∶108

B ．16∶207

C ．8∶1

D ．108∶35.5

答案 C

解析 溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag ＋＋Cl －

===AgCl ↓、Pb 2＋＋SO 2－4===PbSO 4↓，最后溶液就成了NaNO 3溶液；而电解

NaNO 3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑。氧化