1.2电能转化为化学能——电解
第6单元 第2节 电能转化为化学能——电解
解析 答案
第六单元
考点一
考点二
第2节 电能转化为化学能——电解
核心考点分·分层层突突破破 体系构建·随堂演练
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必备知识·自主预诊 关键能力·考向突破
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用石墨作电极电解 KNO3 和 Cu(NO3)2 的混合溶液,阳极反应式为 4OH--4e- 2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:Cu2++2e- Cu, 2H++2e- H2↑。从收集到 O2 为 2.24 L(标准状况下)这个事实可推 知电解过程中共转移 0.4 mol 电子,而在生成 2.24 L H2 的过程中转移 0.2 mol 电子,所以 Cu2+共得到 0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol 电子,电解前 Cu2+的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前
-17-
必备知识·自主预诊 关键能力·考向突破
电解原理在工业生产中的应用
1.电解饱和食盐水
(1)电极反应。
阳极:
2Cl--2e-==Cl2↑
阴极:
2H++2e-==H2↑
(2)总反应式。
(反应类型:氧化反应), (反应类型:还原反应)。
总反应方程式: 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 。
电子:从电源 负极 流出后,流向电解池的 阴极 ;从电解池
的 阳极 流出,流向电源的 正极 。
离子:阳离子移向电解池的 阴极 ,阴离子移向电解池的 阳极 。
第六单元
第2节 电能转化为化学能——电解
核心考点分·分层层突突破破 体系构建·随堂演练
-5-
考点一
2020-2021学年鲁科版化学选修4学案：1.2第1课时 电解的原理含解析
第2节电能转化为化学能——电解第1课时电解的原理1．了解电解的工作原理，能够正确判断电解池的阴、阳极。
2．根据阴、阳离子在电极上的放电顺序，能够准确书写电极反应式和电解方程式。
(重点) 3．初步掌握关于电解的简单计算。
授课提示：对应学生用书第8页知识点一实验探究熔融氯化钠的电解1．实验现象通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。
2．实验分析(1)熔融氯化钠中存在的微粒Na＋、Cl－。
(2)通电后离子的运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，阴离子Cl－移向石墨电极。
(3)电极上发生的变化：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了化学变化分解生成了Na和Cl2。
[自我诊断]电解熔融NaCl时，在两个电极上Na＋、Cl－从得失电子角度分别发生什么反应？[提示]Na＋得电子生成金属钠发生还原反应，Cl－失电子生成氯气，发生氧化反应。
知识点二电解的工作原理1．基本概念(1)电解：让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：①定义：将电能转化成化学能的装置。
②构成条件：直流电源、电解质溶液或熔融状态的电解质、两个电极、形成闭合回路。
(3)电极及电极反应：①阳极：发生氧化反应的电极。
阴极：发生还原反应的电极。
②电极反应。
在电极上进行的半反应，电极反应式可以表示电极上物质的变化情况以及电子的转移情况。
2．工作原理在通电的条件下，当使用惰性电极时，电解质溶液或熔融电解质中：阴离子移向阳极，失去电子，发生氧化反应；阳离子移向阴极，得到电子，发生还原反应。
在电解质溶液或熔融电解质中，由于阴阳离子发生了定向移动，所以可以导电。
电解质导电的过程，实质就是其电解过程。
[自我诊断]电解质溶液完成导电过程时，一定发生化学反应吗？[提示]一定，因为电解质溶液的导电过程是通过溶液中的阴阳离子分别向阳、阴极定向移动并在电极上失、得电子而实现的。
1.2 电能转化为化学能 第2课时
第2节电能转化为化学能——电解第2课时电解的应用二、电解原理的应用1．电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气(1)装置(2)现象①阳极：。
②阴极：。
(3)原理分析及电极反应电解时U形管中，Cl－、OH－移向阳极，H＋，Na＋移向阴极。
①阳极离子放电顺序：电极反应：。
②阴极离子放电顺序：电极反应：。
(4)总反应化学方程式：离子方程式：。
注意：在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。
在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。
2、铜的电解精炼：如右图为电解法精炼铜的装置，其中阳极为，阴极为，电解质溶液为溶液，粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属。
阳极发生的主要反应为：。
（杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应：Fe-2e－＝Fe2＋。
Zn-2e－＝Zn2＋，Ni-2e－＝Ni2＋。
由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少，这三种金属不反应，以单质的形式沉积在底部，得到阳极泥）。
阴极的反应为。
（由于Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋得电子能力比 Cu2＋弱且量又少，故Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋不反应，以离子的式留在溶液中，经过上述反应，粗铜中的杂质被除去，变成了精铜，能满足作为导线的要求，这就是铜的精炼）。
3、电镀根据电解原理和铜的精炼的操作，利用如下材料：铁制品、铜片、CuSO4溶液、导线、直流电源，试设计一个实验，在铁钉表面镀上一层铜。
思路：铜的精炼中，粗铜为阳极，Cu失电子变成以Cu2＋，溶液中的Cu2＋在阴极得电子，生成Cu单质，即在阴极上析出了铜。
故要在铁制品表面镀铜，可让做阳极，为阴极，溶液为电解质溶液，设计成如下图所示的装置。
电极反应：阳极：。
阴极：。
该过程就是电镀。
(1)电镀： 。
(2)构成要素：电极： 阳极： 阴极： 。
电镀溶液： 。
知识点一 氯碱工业1．关于电解NaCl 水溶液，下列叙述正确的是( )A ．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B ．若在阳极附近的溶液中滴入KI 溶液，溶液呈棕色C ．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D ．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性2．下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( )知识点二 精炼铜及电镀池3．下列关于铜电极的叙述不正确的是( )A ．在镀件上镀铜时镀件作阴极B ．在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C ．用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极D ．用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极4．金属镍有广泛的用途。
第2节《电能转化为化学能--电解》教案
第2节电能转化为化学能----电解教材分析电解原理和其他电化学知识一样是中学化学重要理论之一,它是无机化学中很重要的知识,既涉及理论知识,又与元素化合物知识密切相关,是高考的重点考查点,在工农业生产日常生活、科技领域中用途广泛，故占有重要的地位。
学习电解原理等电化学理论，将为学生升学、就业、解决生产与生活中的实际问题打下良好的基础。
“电解原理”的学习，是在学生已经学习和掌握了金属活动性顺序、氧化还原以及阴（阳）离子还原性（氧化性）的相对强弱的比较、电解质的电离、离子反应、原电池原理以及化学化学反应中的物质变化和能量变化等知识的基础上安排的，是电化学知识的深化和发展，具有一定的科学性。
它可使学生在接受新知识中有旧知识作基础，缓解学习困难，体现知识梯度的合理性。
教学目标知识与技能1．通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生掌握电解、电解池概念，清晰地建立起电极反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极；2．通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练，了解这些较复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值；3．通过学习电镀的内容，使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献；4．通过活动探究，提高学生的实验能力和分析能力；5．从能量的角度理解化学科学的重要性。
过程与方法1.采用问题驱动的方法，经联想质疑中熟知的反应切入提出问题，将学生引入本节学习；2.以已知离子在电场中的定向移动为起点，从而分析具体反应中阴阳离子的移向，在渐进的学习中明白电解、电解池，并学会书写电极反应式；3.在电解原理的应用中，要让学生明白规律是有条件限制的。
情感、态度与价值观进一步体会化学的魅力，激发对学习的兴趣；了解方法的重要意义，明白将来实现的重要价值。
中学化学资料网第1页设计思路及教学方法从实验入手帮助学生学习电解原理，通过电解熔融NaCl视频演示结合计算机微观模拟NaCl电解过程，引导学生分析实验结果，认识电源正、负极和电解池阴、阳极之间的关系及电极反应的书写方法，进一步理解电解原理、电能向化学能的转化过程。
高中化学 1.2 电能转化为化学能 电解习题 鲁科版选修4
高中化学 1.2 电能转化为化学能 电解习题 鲁科版选修41．(2013·北京卷) 用石墨电极电解CuCl 2溶液(如右图)。
下列分析正确的是( )A ．a 端是直流电源的负极B ．通电使CuCl 2发生电离C ．阳极上发生的反应：Cu 2＋＋2e －===CuD ．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体解析：通电时，阳离子Cu 2＋向阴极移动，并在阴极放电生成Cu ，阴离子Cl －向阳极移动并在阳极放电生成Cl 2，从而可以确定a 、b 分别为电源的负极和正极，故A 项正确，C 、D 两项错误；CuCl 2溶液发生电解而不是电离，故B 项错误。
答案：A2.右图为电解饱和食盐水示意图，下列说法正确的是( )A ．阳极上析出氢气B ．阴极上发生氧化反应C ．电解时，溶液的pH 增大D ．与电源正极相连的是电解池的阴极解析：A 项中，阳极发生氧化反应生成氯气，故A 错误；B 项中，阴极发生还原反应生成氢气，故B 错误；C 项中，电解方程式2NaCl ＋2H 2O=====通电2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑，可知生成氢氧化钠，则电解时，溶液的pH 增大，故C 正确；D 项中，与电源正极相连的是电解池的阳极，故D 错误。
答案：C3．下列有关电解原理的应用的说法正确的是( ) A ．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝B ．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极C ．电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑ D ．在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连解析：电解法制铝是采用氧化铝作原料，而不是氯化铝，故A 项错误；电解精炼铜，粗铜作阳极，精铜作阴极，故B 项错误；电解食盐水，阴极是氢离子得电子析出氢气，电极反应式书写正确；电镀时，被镀制品作阴极，与电源负极相连，故D 项错误。
答案：C4．如图是某同学用Cu 在Fe 片上镀铜的实验装置，下列说法正确的是( )A ．Cu 2＋在A 极被还原 B ．溶液蓝色逐渐变浅C ．铜片连接A 极，铁制品连接B 极D ．A 极和B 极直接相连，铜片被氧化解析：用Cu 在Fe 片上镀铜时，镀件铁为阴极，连接B 极，该极上是铜离子发生得电子的还原反应；镀层金属铜为阳极，连接A 极，该极上是金属铜发生失电子的氧化反应，Cu－2e －===Cu 2＋；电镀液是含有的镀层金属铜离子的盐，电镀液中铜离子浓度不变，所以溶液蓝色不变。
1.2电能转化为化学能—电解 (第一课时)
1.2 电能转化为化学能——电解
电能转化为化学能——电解
第2 页
一、电解的原理
电能转化为化学能——电解
教学目第标3 页
✓ 知道可以通过电解使电能转化为化学能，能使许多在通常条件下 不能发生的化学反应得以进行，具有十分重要的实际意义。
✓ 了解什么是电解，知道电解池是将电能转化为化学能的装置。 ✓ 知道在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行
A．与电源正极相连的是电解池的阴极 B．与电源负极相连的是电解池的阴极
阳极
C．在电解池的阳极发生氧化反应
D．电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极
第 13 页
电能转化为化学能——电解
3.电极产物的判断，电极反应的书写
电极反应：电极上进行的半反应。 阳极：2Cl- →Cl2↑ + 2e- 氧化反应 阴极：2Na+ +2e- →2Na 还原反应 注意：书写电极反应式一定要遵守电子守恒
熔融NaCl
现象
左侧：产生有刺激性的气味， 并能使湿润的KI-淀粉试纸变 蓝 右侧：有固体析出
电能转化为化电学极反能应—：— 2Cl电--2e解- =Cl2↑ 氧化反应
第6 页
实验分析
电流
通电前 通电后
电极反应：2Na+ +2e-=2Na 还原反应
阳
阴
极 石
2NaCl 通电 2Na+Cl2 ↑
极 石
[趁热打铁]
阳极阴极Βιβλιοθήκη 氯氢气NaCl溶液
气
实例
氯化钠溶液
电极反应
阳极: 2Cl- → 2e- ＋ Cl 2↑ 阴极: 2H ++ 2e- → H2 ↑
电能转化为化学能-电解
阳极
阴极
氧气
氢 气
实例
电极反应
浓度
PH值
复原
Na2SO4
实例
电极反应
浓度
PH值
复原
Na2SO4
阳极: 4OH- → 4e- ＋ 2H2O+O2 ↑
阴极: 4H ++ 4e- → 2H2 ↑
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
电解
2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
电解
现象： 阳极：有黄绿色气体产生，使湿润的淀粉－KI溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红
Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯
H2和Cl2 混合不安全
上述装置的弱点：
02
1、生产设备名称：离子交换膜电解槽
阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极：碳钢网(有镍涂层) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。
（3）分析电解质溶液的变化情况： 氯化铜溶液浓度降低
CuCl2 Cu+Cl2 ↑
电解
思考：
为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？
离子放电顺序：
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
①当阳极为活性电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。 ②当阳极为惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：
电能转化为化学能——电解
固体复合氧化物为电解质（简称SCY），吸附在SCY内外侧表
面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。
写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。
答案：
电解反应 ：N2+3H2 通电 2NH3 阳极：3H2→6H+＋6e－ 阴极：N2+6H++6e-→2NH3
通电
总反应： 2Cu2++2H2O==== 2Cu + O2 ↑+ 4H+
(5)氯化钾溶液 阳极： 2Cl- -2e- ==== Cl2 ↑ 阴极： 2H+ + 2e-==== H2↑
总反应式： 2Cl-+2H2O ==通=电= 2OH-+ Cl2↑+ H2↑
(6)NaOH溶液 阳极：4OH- -4e- ==== 2H2O+O2↑ 阴极：4H++4e- ====2H2↑
（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛
阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH －离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室 和阳极室。
（2）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢 氧化钠的产量。
淡盐水
阳极 金属钛网
(除SO
2 4
)
(除Mg2.Fe3 )
过量Na2CO3 (除Ca2.Ba2 )
过滤
适量盐酸 含少量 阳离子交换塔
(除泥沙及沉淀 )
(除
CO
2 3
)
Ca2+.Mg2+
(除Ca 2 .Mg 2 )
精制
盐水
2.铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种 粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的 导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
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1.2 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
[学习目标] 1.了解电解池的工作原理。
2.能熟练书写电解池的电极反应式和电池总反应方程式。
[重点·难点] 电极反应方程式的书写及电解产物的判断。
[自主学习]
一．
电解的原理
1.[交流·研讨] 据电解熔融氯化钠装置示意图讨论以下问题：
1）、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？
2）、通电后，外电路上的电流方向怎样？
3）、接通电源后，熔融氯化钠中Na++、Cl--各向那个方向运动？
4）、移到两极表面的Na++、Cl--将发生什么变化？
2.电极反应： 石墨电极(+极)：
铁电极（-极）:
总方程式：
3.电解（定义） 电解池（定义） 构成电解池的条件：
4.阴极：
阳极：
总结判断阴阳极的方法：
【练习】1.分析下图，属于电解池的有（）
2.下列说法正确的是( )
①电解是把电能转变成化学能；②电解是化学能转变成电能；
③电解质溶液导电是化学变化；④任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生
[课堂探究]
二．电极产物的判断和电极方程式的书写
1．电解产物的判断
(1)阳极产物
①活性电极：电极自身失电子，电极被溶解。
②惰性电极：溶液中阴离子放电，放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根(如SO2－4、
NO－3)。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2。
若OH－放电，则得H2O和O2。
(2)阴极产物
溶液中阳离子放电。
放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，H＋放电产物为H2。
2．电极反应式的书写
(1)确定电极：与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。
(2)确定电极反应
阳极：①活泼电极(如Ag、Cu、Fe等)为阳极，则电极自身失电子。
②惰性电极(如Pt、石墨等)为阳极，则电解质溶液中阴离子失电子。
阴极：电解质溶液中阳离子得电子。
【练习】3.
写出用惰性电极电解下列电解质溶液的电极反应式及电解反应的化学方程式
(1)Ba(OH)2：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)CuCl2：______________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(3)KCl：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)AgNO3：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3、用惰性电极电解电解质水溶液的类型总结
注意用惰性电极电解电解质水溶液时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什
么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。
例如电解CuSO4溶液，发生反应2CuSO4＋2H2O=====通电2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若使溶液恢复原状
态，可向溶液中加入CuO，
【练习】4.
采用惰性电极从NO－3、SO2－4、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中，选出适当的离子组成电解质，对其单一成分的溶液进行电解：
(1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是________________。
(2)若阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的化学式可能是__________________。
(3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1时，电解质的化学式可能是________________。
【课堂达标练习】
1．下列关于电解池的说法正确的是( )
A．电源的负极就是阴极
B．与直流电源正极相连的是电解池的阴极
C．与直流电源负极相连的电极上发生还原反应
D．阳极上发生还原反应
2.下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。
则下列判断正确的是( )
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
3．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
4．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 石墨石墨正极NaOH
C 银铁正极AgNO3
D 铜石墨负极CuCl2
5．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是( )
A．CuSO4 B．H2SO4 C．CuCl2 D．NaCl
6.如图所示，在一U形管中装入含有紫色石蕊的Na2SO4试液，通直流电，一段时间后U
形管内会形成一个倒立的三色“彩虹”，从左到右颜色的次序是( )
A．蓝、紫、红 B．红、蓝、紫 C．红、紫、蓝 D．紫、红、蓝。