2017_2018版高中化学第4章电化学基础第3节电解池(第1课时)电解原理学案选修4

第三节 电解池 第1课时 电解原理1．了解电解、电解池的概念。

2．理解电解池的工作原理。

(重点)3．能够正确书写电解池的电极反应方程式。

(难点) 4．能够利用电化学原理进行有关计算。

教材整理1 电解CuCl 2溶液1．通电前，CuCl 2溶液中存在的离子有Cu 2＋、Cl －、H ＋、OH －。

2．工作原理(1)总反应：CuCl 2=====通电Cu ＋Cl 2↑。

(2)电流方向：电源正极→阳极→阴极→电源负极。

(3)电子流向：阳极→电源正极，电源负极→阴极。

3．CuCl 2溶液导电的过程就是CuCl 2电解的过程，就是在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程。

教材整理2 电解原理1．电解：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．电解池：在外加电源的作用下，将电能转变成化学能的装置。

3．电解池的两极：阳极——与电源正极相连，发生氧化反应。

阴极——与电源负极相连，发生还原反应。

4．构成电解池的条件：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。

5．离子的定向移动：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极。

6．电子的流向：电源负极―→阴极；阳极―→电源正极。

[探究·升华][思考探究]实验1：将两根碳棒分别插进U形管内的CuCl2溶液中，如图①。

实验2：将两根碳棒用导线连接后，浸入U形管内的CuCl2溶液中，如图②。

实验3：将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，浸入U形管内的CuCl2溶液中，再接通直流电，如图③。

过一段时间后，再把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极附近。

问题思考：(1)实验1、实验2和实验3的现象有什么不同？实验3的两电极的现象是什么？【提示】实验1和实验2中均无明显现象。

实验3中碳棒上有Cu析出，且有能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体生成。

(2)实验3中CuCl2溶液中通电前离子如何运动？通电后离子如何运动？根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。

【提示】通电前CuCl2溶液中的Cu2＋、Cl－等自由运动。

通电后Cu2＋和Cl－发生了定向移动。

根据实验现象可知，与电源负极相连的一极有Cu生成，与电源正极相连的一极有Cl2生成。

(3)电离和电解有何区别和联系？请完成下表。

[认知升华]电解原理1．电解池构成条件①直流电源；②固体电极；③电解质溶液或熔融电解质。

与电源正极相连的称为阳极，与电源负极相连的称为阴极。

2．电解池的工作原理接通直流电流后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。

[题组·冲关]1．如图所示的装置中能够组成电解池的是( )【解析】电解池必须有外接电源，A、B不符合要求；C项未形成闭合回路。

【答案】 D2．如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流表中有电流通过，则下列说法正确的是( )A．锌片是负极B．两个铜片上都发生氧化反应C．石墨是阴极D．两个番茄都形成原电池【解析】由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极。

右侧番茄形成电解池，Cu作阴极。

故只有A选项正确。

【答案】 A3．如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离，则与A相连的是电源的______极，可发现滤纸的B极边沿附近有________色出现。

【解析】当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向A极移动了，由于紫红色是MnO－4的颜色，即MnO－4向A极移动，因阴离子向阳极移动，所以A为电解池的阳极，则与A相连的是电源的正极，B为电解池的阴极，阴极区H＋放电生成H2，c(H＋)减小，c(OH－)增大，使石蕊试纸变蓝。

【答案】正蓝4.用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。

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【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．铜离子应移向阴极，则a为负极。

B.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。

C.反应Cu2＋＋2e－===Cu应在阴极上发生，阳极上发生的反应应为2Cl－－2e－===Cl2↑。

D.通电一段时间后，应在阳极附近观察到黄绿色气体。

【答案】 A5．某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。

放电时电池总反应为Li1－x CoO2＋Li x C6===LiCoO2＋C6(x<1)。

下列关于该电池的说法不正确的是( ) A．放电时，Li＋在电解质中由负极向正极迁移B．放电时，负极的电极反应式为Li x C6－x e－===x Li＋＋C6C．充电时，若转移1 mol e－，石墨(C6)电极将增重7x gD．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO2－x e－===Li1－x CoO2＋x Li＋【解析】A．原电池中阳离子由负极向正极迁移，A项正确；B放电时，负极发生氧化反应，电极反应式为Li x C6－x e－===x Li＋＋C6，B项正确；C.充电时，若转移1 mol电子，石墨电极质量将增重7 g，C项错误；D.充电时阳极发生氧化反应，电极反应式为LiCoO2－x e－===LiCoO2＋x Li＋，D项正确。

1－x【答案】 C6．按下图装置进行实验，并回答下列问题【导学号：51182093】(1)判断装置的名称：A池为________B池为__________________________。

(2)铜极为________极，电极反应式为________________________________。

(3)B装置中，C1与C2均为石墨棒，石墨棒C1为_______________________极，电极反应式为_______________________________________________，石墨棒C2附近发生的实验现象为_________________________。

【解析】左边的装置可以构成一个原电池，那么右边的装置就是一个电解池。

(1)判断装置的名称：A池为原电池，B池为电解池。

(2)铜比锌的活泼性弱，所以铜做正极，Cu2＋在正极反应，电极反应为：Cu2＋＋2e－===Cu。

(3)C1接原电池的正极，作阳极，C2接原电池的负极做阴极。

C1作阳极，阴离子在阳极放电，Cl－的放电能力比OH－强，故C1的电极反应为：2Cl－－2e－＝Cl2↑；阳离子在C2放电，H＋的放电能力比K＋强，故C2的电极反应为：2H ＋放电后阴极附近的OH－浓度增大，溶液显碱性，溶液中滴有酚酞，那么＋＋2e－===H2↑， H溶液就会变红，所以看到的现象有：有无色气体产生；附近溶液出现红色。

【答案】(1)原电池电解池(2)正Cu2＋＋2e－===Cu (3)阳2Cl－－2e－===Cl2↑有无色气体产生；附近溶液出现红色[思考探究](1)溶液中有多种离子时，怎样判断电极产物？【提示】据阳离子放电顺序判断阴极产物，据电极材料的阴离子放电顺序判断阳极产物。

(2)在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得或失电子？【提示】电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。

Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子。

(3)若用Cu电极电解稀硫酸，开始电解时的电极反应式和总反应式如何书写？【提示】阳极：Cu－2e－===Cu2＋阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑总反应式：H 2SO 4＋Cu=====电解CuSO 4＋H 2↑(4)若将等物质的量的CuSO 4和MgCl 2混合溶于水，对该溶液以惰性电极进行电解，试讨论两个电极可能生成的产物，并写出总反应式。

【提示】 在此混合溶液中，含有的阳离子放电顺序为Cu 2＋>H ＋>Mg 2＋，阴离子放电顺序为Cl －>OH －>SO 2－4，故开始电解时，阴极上Cu 2＋放电得产物Cu ，阳极上Cl －放电得Cl 2，当Cu2＋、Cl －放电完毕后，阴极上H ＋继续放电得产物H 2，阳极上OH －放电得产物O 2，所以该电解过程可分为两个阶段，总反应式为第一阶段：CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑ 第二阶段：2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑ [认知升华]电解质水溶液的电解规律1．电解时的放电顺序与电极产物的判断 (1)基本思路(2)离子放电顺序 ①阴离子的放电顺序：S 2－>I －>Br －>Cl －>OH －>含氧酸根>F －。

②阳离子放电顺序：Ag ＋>Hg 2＋>Fe 3＋>Cu 2＋>H ＋(酸)>Pb 2＋>Sn 2＋>Fe 2＋>Zn 2＋>H ＋(水)>Al 3＋>Mg 2＋>Na ＋。

2．以惰性电极电解电解质溶液的类型[题组·冲关]1．用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(方括号内)，不能使溶液与原来溶液一样的是( )A ．CuCl 2[CuCl 2]B ．NaOH[H 2O]C ．NaCl[HCl]D ．CuSO 4[Cu(OH)2]【解析】 A 项，CuCl 2=====电解Cu ＋Cl 2↑，故加入CuCl 2使CuCl 2溶液复原；B 项，实质电解水：2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑，故加水复原；C 项，2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，减少的n (H 2)∶n (Cl 2)＝1∶1，故加入HCl 复原；D 项，2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，减少Cu 、O 两种原子，故不能加入含H 元素的Cu(OH)2。

【答案】 D2．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H 2和O 2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( )①该溶液的pH 可能增大；②该溶液的pH 可能减小；③该溶液的pH 可能不变；④该溶液的浓度可能增大；⑤该溶液的浓度可能不变；⑥该溶液的浓度可能减小A ．仅①②③B ．仅①②③④C ．仅①②③④⑤D ．全部【解析】 用惰性电极电解时，两极只有H 2和O 2，则实质上电解的是水，电解质不参与反应。