高中化学第四章电化学基础第三节第1课时电解原理学案新人教版选修4(2021年整理)

2018年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第1课时 电解原理学案 新人教版选修4

1 / 71 2018年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第1课时 电解原理学案 新人教版选修4

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2 / 72 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CuCl2溶液为例

（1）装置

（2）电极反应

阴极 Cu2＋＋2e－===Cu发生还原反应

阳极 2Cl－－2e－===Cl2发生氧化反应

总反应 CuCl2错误!Cu＋Cl2↑

4.电子流向和离子流向

（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( ) 2018年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第1课时 电解原理学案 新人教版选修4

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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Na2SO4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，2018年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第1课时 电解原理学案 新人教版选修4

4 / 74 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Na2SO4·10H2O,若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是( ）

A。错误! B。错误! C.错误! D。错误!

答案 C

解析 电解发生的电极反应：阳极为Cu－2e===Cu2＋,阴极为2H＋＋2e===H2↑。电解时总的化学反应方程式为Cu＋2H2O错误!Cu（OH）2↓＋H2↑,阴极逸出a mol H2，水被电解了2a mol，根据溶解度知识，不难求出答案为C。如果将题中的铜电极换作铂电极,只改一个字，其电解的总反应方程式即为2H2O错误!2H2↑＋O2↑，阴极逸出a mol H2,水被电解了a mol。可见因一字之差（“铜”与“铂”),答案各异.由此再次强调提高审题的准确性是多么的必要。

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．AgNO3［AgNO3] B．NaOH［H2O］

C．KCl[KCl] D．CuSO4[Cu(OH）2]

答案 B

解析 A项：4AgNO3＋2H2O错误!4Ag＋O2↑＋4HNO3脱离反应体系的物质是4Ag＋O2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原。（加入AgNO3,会使NO－，3的量增加)；B项:2H2O错误!2H2↑＋O2↑ 脱离反应体系的是2H2＋O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原.C项：2KCl＋2H2O错误!2KOH＋H2↑＋Cl2↑ 脱离反应体系的是H2＋Cl2，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：2CuSO4＋2H2O=====，电解2H2SO4＋2Cu＋O2↑ 脱离反应体系的是2Cu＋O2，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．KNO3溶液 C．CuSO4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＝错误!，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－===Fe2＋;Zn2018年高中化学 第四章 电化学基础 第三节 第1课时 电解原理学案 新人教版选修4

5 / 75 为阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，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2H2O＋O2＋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H2SO4，其实质是电解水，因溶剂减少，H2SO4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Na2SO4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H2和O2,二者的物质的量之比为2∶1，而非1∶2;电解CuCl2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu和Cl2，二者的物质的量之比为1∶1。

3．电解CuCl2与NaCl的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为（ ）

A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2

答案 B

解析 溶液中Cu2＋、H＋、Na＋移向阴极,Cu2＋先放电得到Cu；Cl－、OH－移向阳极，Cl－先放电得到Cl2.

4．在水中加等物质的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SO2－4、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↓、Pb2＋＋SO错误!===PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液;而电解NaNO3溶液，实质上就是电解水,电解方程式为2H2O错误!2H2↑＋O2↑.氧化产物和还原产物的质量之比为m（O2）∶m（H2)＝(1 mol×32 g·mol－1)∶（2 mol×2 g·mol－1）＝8∶1,即C项正确。

5．下列说法正确的是( )

①电解是把电能转变成化学能的过程 ②电解是化学能转变成电能的过程 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生

A．①②③④ B．②③⑤ C．③④ D．①③④⑤

答案 D

解析 从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故①对、②错；电解质溶液的导电过程,必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质,故③、⑤对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可以实现,故④对。所以D选项符合题意。

练方法技巧

6．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液中,用石墨作电极进行电解，两极均收集到2。24 L气体（标准状况）,则原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为（ ）

A．1 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1

答案 A

解析 两极均收集到气体时,阴极是Cu2＋放电后，H＋又放电生成氢气;阳极是OH－放电生成