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

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)4.(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( )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( )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，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.bb＋18aB.bb＋36aC.71b161b＋18aD.71b161b＋9a答案 C解析 电解发生的电极反应：阳极为Cu －2e===Cu 2＋，阴极为2H ＋＋2e===H 2↑。

电解时总的化学反应方程式为Cu ＋2H 2O=====电解Cu(OH)2↓＋H 2↑，阴极逸出a mol H 2，水被电解了2amol ，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2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑，阴极逸出a mol H 2，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 ．AgNO 3[AgNO 3]B ．NaOH[H 2O]C ．KCl[KCl]D ．CuSO 4[Cu(OH)2]答案 B解析 A 项：4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3脱离反应体系的物质是4Ag ＋O 2，相当于2Ag 2O ，所以应当加入适量Ag 2O 才能复原。

(加入AgNO 3，会使NO －3的量增加)；B 项：2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑ 脱离反应体系的是2H 2＋O 2，相当于2H 2O ，加入适量水可以复原。

C 项：2KCl＋2H 2O=====电解2KOH ＋H 2↑＋Cl 2↑ 脱离反应体系的是H 2＋Cl 2，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：2CuSO 4＋2H 2O=====电解2H 2SO 4＋2Cu ＋O 2↑脱离反应体系的是2Cu ＋O 2，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 ．KNO 3溶液C ．CuSO 4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＝12，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＋；Zn 为阴极，阴极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，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2H 2O ＋O 2＋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∶2D ．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H 2SO 4，其实质是电解水，因溶剂减少，H 2SO 4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Na 2SO 4溶液，其实质也是电解水，在阴极和阳极分别析出H 2和O 2，二者的物质的量之比为2∶1，而非1∶2；电解CuCl 2溶液，在阴、阳两极上分别析出Cu 和Cl 2，二者的物质的量之比为1∶1。

3．电解CuCl 2与NaCl 的混合溶液，阴极上和阳极上最先析出的物质为( )A ．H 2和Cl 2B ．Cu 和Cl 2C ．H 2和O 2D ．Cu 和O 2答案 B解析 溶液中Cu 2＋、H ＋、Na ＋移向阴极，Cu 2＋先放电得到Cu ；Cl －、OH －移向阳极，Cl－先放电得到Cl 2。

4．在水中加等物质的量的Ag ＋、Pb 2＋、Na ＋、SO 2－4、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∶108B ．16∶207C ．8∶1D ．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↓、Pb 2＋＋SO 2－4===PbSO 4↓，最后溶液就成了NaNO 3溶液；而电解NaNO 3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑。

氧化产物和还原产物的质量之比为m (O 2)∶m (H 2)＝(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 ．①②③④B ．②③⑤C ．③④D ．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 H 2SO 4和CuSO 4的混合溶液中，用石墨作电极进行电解，两极均收集到2.24L 气体(标准状况)，则原混合溶液中Cu 2＋的物质的量浓度为( )A ．1 mol·L －1B ．2 mol·L －1C ．3 mol·L －1D ．4 mol·L－1答案 A解析 两极均收集到气体时，阴极是Cu 2＋放电后，H ＋又放电生成氢气；阳极是OH －放电生成氧气。

n (H 2)＝n (O 2)＝2.24 L/22.4 L·mol －1＝0.1 mol ，由电子守恒得n (Cu 2＋)×2＋n (H 2)×2＝n (O 2)×4，即：c (Cu 2＋)×0.1 L×2＋0.1 mol×2＝0.1 mol×4，解得：c (Cu 2＋)＝1 mol·L －1。

本题考查阳离子在阴极的放电顺序：Cu 2＋>H ＋。

7．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH 。

则电解过程中转移的电子的物质的量为( )A ．0.1 molB ．0.2 molC ．0.3 molD ．0.4 mol 答案 D解析 由电解CuSO 4溶液的反应的化学方程式2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4知，电解过程中只析出Cu 和放出O 2，故电解后加入CuO 就可以复原。

但本题提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以复原，说明电解过程中不仅有CuSO 4被电解，还有H 2O 被电解。

0.1 mol Cu(OH)2相当于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由电子守恒0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e－，0.1 mol H2O～0.1 mol H2～0.2 mol e－，共计0.4 mol e－。