第四章 第三节 第1课时 电解原理(教师版)

第三节电解池

第1课时电解原理

一、电解原理

1．电解氯化铜溶液实验探究

(1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。

实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转

说明电解质溶液导

电，形成闭合回路

电解质溶液导电的过程就

是被电解的过程

与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红

色物质

析出金属铜

阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还

原反应)

与正极相连的a极上有刺激性气味的气体

产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝

产生了氯气

阳极：2Cl－－2e－===Cl2(氧

化反应)

2．电解和电解池

(1)电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

(2)电解池：在外加电源的作用下，将电能转化为化学能的装置。

3．电解原理

判断正误

(1)电解池的两个电极必须是两个活泼性不同的电极(×)

(2)在电解池中与外接电源负极相连的电极是阴极(√)

(3)电解池中，电子从阳极流入电源正极(√)

(4)电解池中电解质溶液只导电不发生反应(×)

(5)电解池的阳极发生还原反应(×)

深度思考

1．在CuCl2溶液中，阳离子除了Cu2＋外还有水电离的H＋，为什么在阴极得电子的是Cu2＋而不是H＋？

答案在阴极发生得电子的还原反应，Cu2＋氧化性强于H＋，所以Cu2＋先得电子被还原。2．如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的________________________________________极，B极为电解池的_____极，可发现滤纸的B极边沿附近有________色出现。

答案正阴蓝

解析当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO－4的颜色，即MnO－4向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极(浸有NaCl溶液的石蕊试纸相当于电解池)，则与A相连的是电源的正极，B为阴极。电源的正负极和电解池的阴阳极也就能确定了，从而分析出本题的答案。

方法指导

电解池阴极和阳极的判断依据

二、电解规律

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：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……

(2)阳极：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>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。

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 电解质 H 2SO 4 NaOH Na 2SO 4

阳极反应式 4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O

阴极反应式 4H ＋＋4e －===2H 2↑

pH 变化 减小 增大 不变

复原加入物质 加入H 2O

(2)电解电解质型

电解质 HCl CuCl 2

阳极反应式 2Cl －－2e －===Cl 2↑

阴极反应式 2H ＋＋2e －===H 2↑ Cu 2＋＋2e －===Cu

pH 变化 增大

复原加入物质 加入HCl 加入CuCl 2

(3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl CuSO 4

阳极反应式 2Cl －－2e －===Cl 2↑ 4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O

阴极反应式 2H ＋＋2e －===H 2↑ 2Cu 2＋＋4e －===2Cu

pH 变化 增大 减小

复原加入物质 加入HCl 加入CuO 或CuCO 3

判断正误

(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Na ＋＋e －===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4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O( × )

(5)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag ＋＋2H 2O=====电解

4Ag ＋4H ＋＋O 2↑

( √ )

(6)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu ＋2HCl=====电解CuCl 2＋H 2↑( √ )

深度思考

1．为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H ＋、Cu 2＋、Na ＋、SO 2－4、Cl －5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：

(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是___________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________。

(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是___________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是__________。

(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是___________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____________。

答案 (1)HCl 、CuCl 2 HCl 、CuCl 2 (2)Na 2SO 4、H 2SO 4 H 2O (3)CuSO 4、NaCl CuO(或CuCO 3)、HCl

解析 (1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能为H ＋、Cu 2＋，阴离子只能是Cl －，其电解质是HCl 、CuCl 2。

(2)实质上是电解水，H ＋、OH －分别在两极上放电，因此，其电解质是Na 2SO 4、H 2SO 4。

(3)电解质是CuSO 4，2CuSO 4＋2H 2O=====电解

2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑，若恢复到原状态，可加入

CuO ，也可加入CuCO 3。电解质是NaCl ，2NaCl ＋2H 2O=====电解

2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，要恢复

到原状态可通入HCl 。

2．某同学按如图所示的装置进行电解实验，下列说法正确的是________(填序号)。

①电解过程中，铜电极的反应式：Cu －2e －===Cu 2＋

②电解初期，主反应：Cu ＋H 2SO 4=====电解

CuSO 4＋H 2↑

③电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

④整个电解过程中，H ＋的浓度不断增大

答案 ①②③

解析 本题是电解原理的具体应用，由题可知，活泼金属作阳极，阳极反应：Cu －2e －===Cu 2＋，初期在阴极上溶液中的H ＋放电，2H ＋＋2e －===H 2↑，溶液中的H ＋浓度不断降低，总反应：Cu ＋H 2SO 4=====电解

CuSO 4＋H 2↑，随着反应的进行，溶液中Cu 2＋数目增多，此时在阴极上Cu 2＋得电子，Cu 2＋＋2e －===Cu ，溶液中的H ＋浓度保持不变。

3．用石墨作电极电解1 mol·L －1 CuSO 4溶液，当c (Cu 2＋)为0.5 mol·L －1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态__________(填序号)。

①CuSO 4 ②CuO ③Cu(OH)2 ④CuCO 3