课时精讲24 电解原理（精讲）-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）

第四章化学反应与电能第二节电解池课时精讲24电解原理【目标导航】1．通过实验探究了解电解池的构成，理解电解池的工作原理，知道原电池与电解池的区别。2．通过交流讨论理解电解的规律，学会判断电解的产物，学会书写电解的电极反应式和总反应式，提升证据推理与模型认知的学科素养。【知识导图】一、电解原理实验探究：电解CuCl2溶液按下图所示装置完成实验。实验现象实验结论原因分析电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合回路电解质溶液导电的过程就是被电解的过程与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气阳极2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)1．通电前 (1)(2)故溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前离子在溶液中作自由运动。2．通电时(1)在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向阳极，Cu2＋、H＋趋向阴极。(2)故总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑。二、电解和电解池1．电解：(1)概念：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴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，是不可逆的。②电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。2．电解池：(1)将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)(2)两个电极阴极：与电源负极相连的电极，在该电极上发生还原反应。 阳极：与电源正极相连的电极，在该电极上发生氧化反应。 3．电解池的构成条件(1)直流电源；(2)两个电极；(3)电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。4．电解原理5．阴阳两极上放电顺序(1)阴极：(与电极材料无关)氧化性强的先放电，放电顺序：(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。 若是惰性电极作阳极，放电顺序为：【小试牛刀】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程(　　)(2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(　　)(3)电解池的阳极发生还原反应(　　)(4)电解时，电子的移动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极(　　)(5)用惰性电极电解氯化钠溶液，Na＋不放电，说明Na＋的氧化性弱(　　)(6)电解池中，若用活泼性不同的金属作电极，活泼性强的为阳极(　　)(7)要想实现Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑的反应，需在电解池中进行，且Cu为阳极a(　　)(8)用惰性电极电解1mol/LCuSO4溶液，加入1molCuO恢复，电路中转移了2mol电子(　　)　　　　　　【答案】　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×(7)√(8)√考点一电解原理【例1】用石墨电极电解CuCl2溶液(如图)下列分析正确的是(　　)A．a端是直流电源的负极B．通电使CuCl2发生电离C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===CuD．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体【答案】A【解析】可利用电解质溶液中离子的移动方向判断出电源的正负极，并写出电极反应式和反应现象。A项，Cu2＋移向的电极为阴极，则a为负极，正确；B项，CuCl2发生电离是在水分子的作用下完成的，并非通电才能发生，错误；C项，反应Cu2＋＋2e－===Cu应在阴极上发生，阳极上发生的反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，错误；D项，通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体，错误。【解题技法】【对点训练1】1．判断一套装置是原电池还是电解池技法看有无外接直流电源，有外接直流电源的是电解池，无外接直流电源的是原电池。2．判断电解池的阴极、阳极方法 3．电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断①活泼金属电极(金属活动性顺序表中排在Ag之前)，金属电极失电子，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+>Fe2+>Zn2+>较活泼金属阳离子。考点二电解规律的探究【例2】用惰性电极进行电解，下列说法正确的是()A．电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀NaOH溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上生成气体产物的物质的量之比为1：2D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上生成产物的物质的量之比为1：1【答案】D 【解析】A项，电解稀硫酸时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢离子的浓度增大，溶液的pH变小，故A错误；B项，电解稀氢氧化钠溶液时，实质上是电解水，溶剂的质量减少，溶质的质量不变，所以溶液的浓度增大，氢氧根离子的浓度增大，溶液的pH变大，故B错误；C项，电解硫酸钠溶液时，实质上是电解水，阴极上氢离子得电子生成氢气，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为2：1，故C错误；D项，电解氯化铜溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上氯离子失电子生成氯气，根据得失电子守恒，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1：1，故D正确；故选D。【解题技法】1．以惰性电极“电解KCl溶液”为例：第一步：写出溶液中存在的离子K+H+Cl-OH-第二步：比较放电顺序阳极Cl-优先放电，在阳极生成Cl2。阴极H+优先放电，在阴极生成H2。第三步：写出电极反应阳极2Cl－－2e－=Cl2↑阴极2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－第四步：写出电解方程式2KCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2KOH2．用惰性电极电解下列电解质溶液：(1)电解H2O型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极反应式4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－电解方程式2H2O2H2↑＋O2↑pH变化减小增大不变复原加入物质加入H2O(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑阴极反应式2H＋＋2e－===H2↑Cu2＋＋2e－===Cu电解方程式2HClH2↑＋Cl2↑CuCl2Cu＋Cl2↑pH变化增大复原加入物质加入HCl加入CuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O－4e－===O2↑＋4H＋阴极反应式2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2Cu2＋＋4e－===2Cu电解方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H22CuSO4＋2H2O2H2SO4 ↑＋Cl2↑＋2Cu＋O2↑pH变化增大减小复原加入物质加入HCl加入CuO或CuCO3【对点训练2】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＋2H2O4Ag＋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的量增加)；B项：2H2O2H2↑＋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＋2H2O2KOH＋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＋2H2O2H2SO4＋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。