第1課時(shí) 電解原理








1．電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)探究


(1)按如圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并填寫下表。





(2)實(shí)驗(yàn)原理分析：


①氯化銅溶液中存在的離子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通電前這些離子在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)。


②通電時(shí)在電場的作用下，溶液中的離子作定向運(yùn)動(dòng)，即Cl－、OH－趨向a極，Cu2＋、H＋趨向b極。


③a極電極反應(yīng)式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b極電極反應(yīng)式是Cu2＋＋2e－===Cu，總反應(yīng)式是CuCl2eq \(=====,\s\up10(電解))Cu＋Cl2↑。


④結(jié)論：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。


2．電解和電解池


(1)電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。


(2)電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。


(3)電解池的電極名稱：


陰極：與直流電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；


陽極：與直流電源正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)。


(4)電解池的構(gòu)成條件：


①具有直流電源；②兩個(gè)電極(陰極、陽極)；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。


(5)電子和離子移動(dòng)方向：


①電子：從電源負(fù)極流向電解池的陰極，從電解池的陽極流向電源的正極。


②離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。


微點(diǎn)撥：(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實(shí)際上是電解過程，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，是化學(xué)變化。 (2)金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵陔妶鲎饔孟?，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，是物理變化。





1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。


(1)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液被電解的過程。(√)


(2)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解可以實(shí)現(xiàn)。(√)


(3)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負(fù)極流向電解池陽極。(×)


(4)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)色。(×)


2．如圖是電解氯化銅溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是( )





A．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極


B．a(chǎn)為陽極，b為陰極


C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加


D．電解過程中，氯離子濃度不變


C [由圖示電流方向可知， a是電源正極，b是電源負(fù)極；


則c是電解池的陽極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯離子不斷減少；d是電解池的陰極，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，d電極質(zhì)量不斷增加。]


3．如圖所示，甲是剛浸過NaCl溶液的石蕊試紙，A、B兩銅片通過導(dǎo)線連接電源兩極，在銅片間的濾紙上滴一滴KMnO4溶液，通電一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)A、B間的紫紅色圓點(diǎn)向A極移動(dòng)了一段距離，則與A相連的是電源的________極，可發(fā)現(xiàn)濾紙的B極邊沿附近有________色出現(xiàn)。





[解析] 當(dāng)通電一段時(shí)間后，A、B間的紫紅色圓點(diǎn)向A極移動(dòng)了，由于紫紅色是MnOeq \\al(－,4)的顏色，即MnOeq \\al(－,4)向A極移動(dòng)，因陰離子向陽極移動(dòng)，所以A為電解池的陽極，則與A相連的是電源的正極，B為電解池的陰極，陰極區(qū)H＋放電生成H2，c(H＋)減小，c(OH－)增大，使石蕊試紙變藍(lán)。


[答案] 正 藍(lán)








實(shí)驗(yàn)1：將兩根碳棒分別插進(jìn)U形管內(nèi)的CuCl2溶液中，如圖①。





圖① 圖② 圖③


實(shí)驗(yàn)2：將兩根碳棒用導(dǎo)線連接后，浸入U(xiǎn)形管內(nèi)的CuCl2溶液中，如圖②。


實(shí)驗(yàn)3：將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極相連接，浸入U(xiǎn)形管內(nèi)的CuCl2溶液中，再接通直流電，如圖③。過一段時(shí)間后，再把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極附近。


[問題1] 實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象有什么不同？實(shí)驗(yàn)3的兩電極的現(xiàn)象是什么？


[提示] 實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中均無明顯現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)3中碳棒上有Cu析出，且有能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)的氣體生成。


[問題2] 實(shí)驗(yàn)3中CuCl2溶液中通電前離子如何運(yùn)動(dòng)？通電后離子如何運(yùn)動(dòng)？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱。


[提示] 通電前CuCl2溶液中的Cu2＋、Cl－等自由運(yùn)動(dòng)。通電后Cu2＋和Cl－發(fā)生了定向移動(dòng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，與電源負(fù)極相連的一極有Cu生成，與電源正極相連的一極有Cl2生成。


[問題3] 在氯化銅溶液中除了Cu2＋和Cl－之外還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒有得或失電子？


[提示] 電解時(shí)，溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關(guān)，氧化性強(qiáng)的陽離子先得電子被還原，還原性強(qiáng)的陰離子先失電子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得電子，而Cl－比OH－更容易失電子。


[問題4] 溶液中有多種離子時(shí)，怎樣判斷電極產(chǎn)物？


[提示] 根據(jù)陽離子放電順序判斷陰極產(chǎn)物，根據(jù)電極材料的陰離子放電順序判斷陽極產(chǎn)物。





1．電極反應(yīng)規(guī)律


(1)陰極：無論是惰性電極還是活潑電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子放電順序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……


(2)陽極：溶液中還原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化，或者電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中。其放電順序：活潑金屬陽極>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。


2．酸、堿、鹽溶液電解規(guī)律(惰性電極)


用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液，請(qǐng)?zhí)顚懴卤恚?br/>




1．用惰性電極電解足量的下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定量的另一種物質(zhì)(方括號(hào)內(nèi))，不能使溶液與原來溶液一樣的是( )


A．CuCl2[CuCl2] B．NaOH[H2O]


C．NaCl[HCl]D．CuSO4[Cu(OH)2]


D [A項(xiàng)，CuCl2eq \(=====,\s\up10(電解))Cu＋Cl2↑，故加入CuCl2使CuCl2溶液復(fù)原；B項(xiàng)，實(shí)質(zhì)電解水：2H2Oeq \(=====,\s\up10(電解))2H2↑＋O2↑，故加水復(fù)原；C項(xiàng)，2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up10(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，減少的n(H2)∶n(Cl2)＝1∶1，故加入HCl復(fù)原；D項(xiàng)，2CuSO4＋2H2Oeq \(=====,\s\up10(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，減少Cu、O兩種原子，故不能加入含H元素的Cu(OH)2。]


2．用石墨作電極，電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖所示，通電后在石墨電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列有關(guān)敘述正確的是( )





A．逸出氣體的體積：A電極＜B電極


B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體


C．A電極附近呈紅色，B電極附近呈藍(lán)色


D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?br/>

D [SOeq \\al(2－,4)、OH－移向B電極，在B電極OH－放電，產(chǎn)生O2，B電極附近c(diǎn)(H＋)＞c(OH－)，石蕊溶液變紅，Na＋、H＋移向A電極，在A電極H＋放電產(chǎn)生H2，A電極附近c(diǎn)(OH－)＞c(H＋)，石蕊溶液變藍(lán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確；A電極產(chǎn)生的氣體體積大于B電極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；兩種氣體均為無色無味的氣體，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]





?1?水溶液中，K＋、Na＋、Mg2＋、Al3＋等離子不可能在陰極放電，即用電解相應(yīng)水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活潑金屬。


?2?電解池的陰極不管是惰性電極?Pt、石墨?還是活性電極，都是電解質(zhì)溶液?或熔融電解質(zhì)?中的陽離子放電，電極本身不可能溶解。


?3?若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c?OH－?增大；若陽極為OH－放電，則陽極區(qū)c?H＋?增大；若陰極為H＋放電，同時(shí)陽極為OH－放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大?飽和溶液例外?。


?4?電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法：少什么加什么，少多少加多少。








1．如圖所示裝置中，屬于電解池的是( )





A B C D


C [根據(jù)電解池的構(gòu)成條件進(jìn)行判斷：裝置A、B、D中無直流電源，裝置D中不能形成閉合回路，故A、B、D不屬于電解池。]


2．電解池中，陽極的電極材料一定( )


A．發(fā)生氧化反應(yīng) B．與電源正極相連


C．是鉑電極D．得電子


B [若陽極材料為活潑金屬，則直接發(fā)生氧化反應(yīng)；若為惰性電極，則最易失電子的陰離子發(fā)生氧化反應(yīng)。]


3．用石墨作陽極、鐵棒作陰極電解熔融的氯化鈉，下列說法正確的是( )


A．石墨電極周圍有大量的鈉離子


B．鐵棒質(zhì)量增加


C．電子通過熔融電解質(zhì)流向鐵棒


D．陰極發(fā)生氧化反應(yīng)


B [氯離子移向陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑；鈉離子移向陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：2Na＋＋2e－===2Na。]


4．某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子流動(dòng)方向及電極種類等信息表示在如圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是( )





B [電子由電源的負(fù)極流出，故a是陰極，d是正極，溶液中陽離子移向陰極。]


5．用石墨作電極，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SOeq \\al(2－,4)等離子中選出適當(dāng)離子組成電解質(zhì)，電解其溶液，寫出符合條件的一種電解質(zhì)的化學(xué)式：


(1)當(dāng)陰極放出H2，陽極放出O2時(shí)，電解質(zhì)是________。


(2)當(dāng)陰極析出金屬，陽極放出O2時(shí)，電解質(zhì)是________。


(3)當(dāng)陰極放出H2，陽極放出Cl2時(shí)，電解質(zhì)是________。


(4)通過電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬的物質(zhì)的量、陽極放出的氣體的物質(zhì)的量之比為4∶2∶1時(shí)，電解質(zhì)是________。


[解析] 惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型有電解水型、電解電解質(zhì)型、放氫氣生堿型和放氧氣生酸型。再根據(jù)陰、陽離子在電極的放電順序判斷。


(1)實(shí)質(zhì)為電解水，故電解質(zhì)是活潑金屬的含氧酸鹽，即Na2SO4。


(2)實(shí)質(zhì)為放氧氣生酸型，即電解質(zhì)為不活潑金屬的含氧酸鹽，即CuSO4。


(3)實(shí)質(zhì)為放氫氣生堿型，即電解質(zhì)為活潑金屬的無氧酸鹽，即NaCl。


(4)由陽極生成氣體和轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量之比為1∶4，知陽極產(chǎn)生氣體為O2,1 ml O2轉(zhuǎn)移4 ml e－，金屬與電子的物質(zhì)的量之比為1∶2，故金屬為＋2價(jià)，即Cu2＋，即為CuSO4。


[答案] (1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4發(fā)展目標(biāo)
體系構(gòu)建
1.從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動(dòng)、陰陽離子的移動(dòng)、陰陽兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。


2.建立對(duì)電解過程的系統(tǒng)分析認(rèn)識(shí)的思維模型，理解電解的規(guī)律，會(huì)判斷電解的產(chǎn)物，會(huì)書寫電解的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)
說明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路
與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)
析出金屬銅
與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)
產(chǎn)生了氯氣
電極產(chǎn)物的判斷


(素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識(shí)與微觀探析)
電解質(zhì)及類別
電極反應(yīng)式
電解


物質(zhì)
pH


變化
溶液復(fù)


原方法
電解


水型
H2SO4含氧酸
陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O


陰極：4H＋＋4e－===2H2↑
H2O
減小
加入


H2O
NaOH強(qiáng)堿
增大
Na2SO4活潑金屬的含氧酸鹽
不變
電解


電解


質(zhì)型
HCl無氧酸
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑


陰極：2H＋＋2e－===H2↑
HCl
增大
加入


HCl
CuCl2不活潑金屬的無氧酸鹽
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑


陰極：Cu2＋＋2e－===Cu
CuCl2
加入


CuCl2
放H2


生堿


型
NaCl活潑金屬的無氧酸鹽
陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑


陰極：2H＋＋2e－===H2↑
NaCl、


H2O
增大
加入


HCl
放O2


生酸


型
CuSO4不活潑金屬的含氧酸鹽
陽極：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O


陰極：2Cu2＋＋4e－===2Cu
CuSO4、


H2O
減小
加入


CuO或


CuCO3
選項(xiàng)
A
B
C
D
a電極
陽極
陰極
陽極
陰極
d電極
正極
正極
負(fù)極
負(fù)極
Q離子
陽離子
陽離子
陰離子
陰離子

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第二節(jié) 電解池

版本： 人教版 (2019)

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