2019高中化学 电解原理（提高）知识讲解学案 新人教版选修4.doc

1电解原理电解原理【学习目标学习目标】 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：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：2Cl2eCl2（氧化反应） 阴极：Cu2+2eCu（还原反应）总反应：CuCl2 电解 Cu+Cl22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 2H2+O23水和电解质均参加的反应（电解饱和食盐水）2阳极：2Cl-2e=Cl2 阴极：2H+2e=H2 总反应：2NaCl+2H2O 电解 H2+Cl2+2NaOH 4电极参加的反应阳极反应：Cu-2e=Cu2+ 阴极反应：2H+-2e=H2总反应：Cu+2H+ 电解 Cu2+H2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 CuSO4（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：Cu2+H+，故 Cu2+2eCu阴离子放电顺序：OHSO42，故 4OH4e2H2O+O2 总方程式为：2Cu2+2H2O 电解 2Cu+O2+4H+或 2CuSO4+2H2O 电解 Cu+O2+2H2SO4要点诠释：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。3【典型例题典型例题】 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+2OHD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：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 Ca 电极附近呈红色，b 电极附近呈蓝色 Da 电极附近呈蓝色，b 电极附近呈红色 【答案】D 【解析】Na2SO42NaSO42，H2OHOH，SO42和 OH移向 b 电极，Na和 H移向 a 电极，在 b 电 极 上：4OH-4e 2H2OO2，在 a 电极上：4H4e 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：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。4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：4OH4e=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（ ） 。Aa 为负极，b 为正极Ba 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：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、C5【高清课堂：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电极材料阳极阴极通电后的变化A石墨石墨阴极质量增加，溶液的 pH 增大B铜铜阳极质量减小，阴极质量增加C铁铁两极的质量不发生变化D铂铁阴极质量增加，溶液的 pH 不变