高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练(含解析)鲁科版选修4

高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练（含解析）鲁科版选修4

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- 2 - / 16 第1课时

电解的原理

学业要求 素养对接

1.能分析、解释电解池的工作原理.

2。能设计简单的电解池。 1。模型认知：电解池的构成条件和工作原理。

2。创新意识：会设计电解池。

［知

识 梳 理]

知识点一、熔融氯化钠的电解

1。实验现象

通电后,石墨片周围有气泡产生，铁片上生成银白色金属.

2.实验分析

(1）熔融的氯化钠中存在的微粒Cl－、Na＋。

（2）通电后离子移动方向:Cl－向石墨电极移动，Na＋向铁电极移动。

(3)电极上的电极反应:

铁电极：2Na＋＋2e－===2Na;石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑.

3.实验结论

熔融的氯化钠在电流作用下发生化学变化，分解生成Na__和__Cl2.从得失电子角度分析：铁电极上发生还原反应，石墨电极上发生氧化反应。

知识点二、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做电解。

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。 高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练（含解析）鲁科版选修4

- 3 - / 16 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：2NaCl__错误!2Na＋Cl2↑。

[自 我 检 测]

1。判断正误,正确的打“√"，错误的打“×”

（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（√)

2.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图,下列有关判断正确的是（ ）

A。通过该装置可以将化学能转化为电能

B。石墨电极为正极

C。Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质

D.电流从负极流出,流入铁电极

解析 电解装置是把电能转化为化学能，A错;石墨电极连接电源正极为阳极，B错;铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原，C正确；电子从负极流出，进入铁电极,电流方向与电子流向相反，D错。

答案 C

3.工业制镁是采用电解熔融氯化镁的方法.试分析电解熔融MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应方程式。

电极反应式

阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；

阴极：Mg2＋＋2e－===Mg. 高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练（含解析）鲁科版选修4

- 4 - / 16 电解方程式：MgCl2错误!Mg＋Cl2↑.

学习任务一、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写

【情境材料】

1807年10月6日,戴维将表面湿润的氢氧化钾放在铂制器皿里，并用导线将铂制器皿以及插在氢氧化钾里的电极相连,整套装置都暴露在空气中。通电以后，氢氧化钾开始熔化.戴维发现在阴极附近有带金属光泽的酷似水银的颗粒生成，并生成紫色火焰,这是钾元素的发现过程。这其中的奥秘是什么呢?电解时，物质的变化是如何发生的？

提示 在通电条件下，氢氧化钾发生了电解,分别在两个电极上生成了不同的物质。

【名师点拨】

1。阳极产物的判断

(1）活性金属电极（除Pt、Au外的金属材料）：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）。

3。电极反应式与电解反应式的书写

以石墨电极电解CuCl2溶液为例 高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练（含解析）鲁科版选修4

- 5 - / 16 （1)电极反应式的书写：

①确定阴、阳极.与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。

②分别写出两极上出现的离子。阴极：Cu2＋、H＋，阳极:Cl－、OH－。

③判断阴、阳极放电顺序.阴极：Cu2＋>H＋,阳极： Cl－〉OH－。

④写电极反应式.列物质→标得失→选离子、配电荷→配原子个数.

阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。

（2)电解反应方程式的书写:

①通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等.

②把两个电极反应式相加，消去相同项,并注明条件“通电"。

电解CuCl2溶液总反应方程式为CuCl2错误!Cu＋Cl2↑.

【关键提醒】

1。若是水电离出的H＋（或OH－)得（或失）电子，在总反应式中应有H2O参与反应。

2。由电极反应式相加得总电解方程式前,必须使两电极反应式中得失电子数相等。

【典例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Cu2＋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Cl2,导致溶液中Cl－浓度降低.

答案 C

【深度思考】

用图表表示电解池的原理 高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练（含解析）鲁科版选修4

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变式训练1 下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是（ ）

A。X是负极，Y是正极

B.Pt是阴极，Cu是阳极

C。CuSO4溶液的pH逐渐减小

D。CuSO4溶液的pH不变

解析 b电极附近溶液呈现红色,说明b电极处生成了氢氧根离子.电解食盐水阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠,因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极,X为正极；铂电极与电源的正极相连，作阳极，铜电极作阴极；电解硫酸铜溶液时，阳极发生氧化反应;水电离出的氢氧根离子放电，阴极发生还原反应：铜离子放电，这样溶液中不断产生H＋，溶液显酸性,pH变小。

答案 C

学习任务二、惰性电极电解电解质溶液的规律

【合作交流】

1.电解H2SO4溶液与盐酸溶液(惰性电极)的产物相同吗?溶液pH有何变化？

提示 阴极产物相同(H2),阳极产物不同［H2SO4→O2，HCl→Cl2],电解H2SO4溶液pH减小，电解盐酸溶液pH增大。

2.若以惰性电极电解CuSO4溶液,试分析电极产物并写出电极反应式及总反应式.

提示 在CuSO4溶液中含有Cu2＋、H＋、OH－、SO错误!四种离子，在阴极上Cu2＋放电得Cu；在阳极上OH－放电得O2，电极反应式:阴极为2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极为4OH－－4e－===O2↑＋高中化学第1章化学反应与能量转化第2节第1课时电解的原理讲义+素养练（含解析）鲁科版选修4

- 7 - / 16 2H2O;总反应式:2CuSO4＋2H2O错误!2H2SO4＋2Cu＋O2↑。

【名师点拨】

类型 实例 电解质

特点 电极反应特点 电解质

浓度 pH 电解质

溶液复

原方法 阴极 阳极

电解

水型 NaOH 可溶性

强碱

4H＋＋

4e－===

2H2 4OH－－

4e－===

2H2O＋

O2 增大 增大 加水

H2SO4 含氧酸 增大 减小 加水

Na2SO4 活泼金

属含氧

酸盐 增大 不变 加水

电解

电解

质型 HCl 无氧酸 2H＋＋2e－

===H2

2Cl－－

2e－===

Cl2 减小 增大 通氯

化氢

CuCl2 不活泼

金属无

氧酸盐 Cu2＋＋

2e－===

Cu 减小 加氯

化铜

放H2

生碱

型 NaCl 活泼金

属无氧

酸盐 2H＋＋

2e－===

H2 生成新

电解质 增大 通氯

化氢

放O2

生酸

型 CuSO4 不活泼

金属

含氧

酸盐 Cu2＋＋

2e－===

Cu 4OH－－

4e－===

2H2O

＋O2 生成新

电解质 减小 加氧

化铜

【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。

【典例2】 右图为直流电源电解稀Na2SO4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