1、第3节 电能转化为化学能电解课时1 电解的原理课标解读课标要求素养要求1.了解电解池的工作原理。2.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。3.能分析解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。1.宏观辨识与微观探析:从宏观变化和微观电子转移的角度理解电解池中电子移动、离子移动、电极反应的过程和原理。2.证据推理与模型认知:建立对电解过程的系统分析的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。自主学习必备知识知识点一 电解熔融氯化钠1.通电前熔融氯化钠完全电离为 Na+和Cl- ，离子作无规则自由运动。2.通电后离子运动方向阳离子Na+ 移向 与电源负极相
2、连的铁电极 ;阴离子Cl- 移向 与电源正极相连的石墨电极 电极上发生的变化铁电极： 2Na+2e-=2Na ;石墨电极： 2Cl-2e-=Cl2现象铁电极： 生成银白色金属 ;石墨电极： 周围有气体产生 结论熔融的NaCl 在直流电源作用下发生了 氧化还原 反应，分解生成了 Na和Cl2想一想 19世纪初，英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色火焰。这就是发现钾元素的主要过程，在当时社会上引起轰动。（1）通电过程中阴极发生反应的类型是什么？阳极发生反应的类型是什么？（2）若将“铂电极”换成铜电极，电解KOH 溶液，会
3、得到什么产物？答案：（1）阴极钾元素的化合价降低，发生还原反应，则阳极发生氧化反应。（2）H2、Cu(OH)2 。知识点二 电解池及其工作原理1.电解将直流电通过 熔融电解质或电解质溶液 ，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 转化为 化学能 的装置。（2）组成： 直流 电源、固体电极材料、电解质溶液或 熔融 电解质。3.电解池的工作原理（1）电解池的构成条件a .外接直流电源;b .两个电极（阴极、阳极）;c .电解质溶液或熔融电解质;d .形成闭合回路。（2）电解池的工作原理 还原 氧化 阳 阴 想一想 某实验小组模拟“人工树叶”的电化学实验装置
4、如图所示，该装置能将H2O 和CO2 转化为O2 和某种燃料(C3H8O) 。你能判断电极a 的属性和氢离子的移动方向吗？答案： 电极a 与电源负极相连，作阴极;氢离子是阳离子，向电解池阴极移动。判一判1.用惰性电极电解NaCl 溶液可以得到Na 和Cl2 ( )2.电解池工作时，阳极发生还原反应，失去电子( )3.电解池工作时，阳极上的电子通过电解质溶液移向阴极 ( )互动探究关键能力探究点一 电解池工作原理情境探究1.用惰性电极电解氯化铜溶液的装置如图所示，补全下列表格。（1）电解池工作原理电极阳极阴极闭合回路外电路内电路电极反应阳极反应阴极反应总反应 （2）实验现象及结论实验现象实验结论
5、检流计指针发生偏转与负极相连的b 极上逐渐覆盖了一层红色物质与正极相连的a 极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝答案： （1）电极阳极a阴极b闭合回路外电路电子由阳极经导线流向电源正极电子由电源负极经导线流向阴极内电路铜离子、氢离子向阴极移动氯离子、氢氧根离子向阳极移动电极反应阳极反应2Cl-2e-Cl2阴极反应Cu2+2e-=Cu总反应CuCl2=通电Cu+Cl2答案： （2）实验现象实验结论检流计指针发生偏转电解质溶液导电与负极相连的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，能使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝产生了氯气探究归纳1.
6、电解池的工作原理2.电解池的阴极、阳极的判断方法3.电解时的放电顺序与电极产物的判断（1）基本思路（2）离子放电顺序阴离子的放电顺序阳离子的放电顺序探究应用例 （2020课标，12，6分）电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag+ 注入到无色WO3 薄膜中，生成AgxWO3 ，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是( )A.Ag 为阳极B.Ag+ 由银电极向变色层迁移C.W 元素的化合价升高D.总反应为：WO3+xAg=AgxWO3答案： C解析：由外加电源可知该装置为电解装置。由通电时，Ag+ 注入无色WO3 薄膜中，生成AgxW
7、O3 可知，Ag 为阳极，Ag+ 由银电极向变色层（阴极）迁移，A、B正确;WO3 生成AgxWO3,W 元素的化合价降低，C错误;阳极电极反应式为xAg-xe-=xAg+ ，阴极电极反应式为WO3+xe-+xAg+=AgxWO3 ，两极电极反应式相加得总反应式为WO3+xAg=AgxWO3,D 正确。解题感悟五步法书写电极反应式步骤内容判判断阴、阳极看阳极要看清电极材料。对于铁、铝、铜、银等活泼电极，阳极金属电极失电子变成阳离子进入溶液，阴离子不失电子;如果是惰性电极（Pt、Au 、石墨等），则溶液中的阴离子失电子分将离子分成阳离子组、阴离子组（注意:水溶液中一定不要丢掉H+、OH- ），阳
8、离子向阴极移动，在阴极得电子;阴离子向阳极移动，在阳极失电子;然后再根据得失电子能力的大小对离子进行排序写由放电顺序及信息确定放电产物和电极反应平依据质量守恒定律、电荷守恒进行配平迁移应用1.（2021江苏连云港高二月考）用如图所示装置除去含CN-、Cl- 废水中的CN- 时，控制溶液pH 为910 ，阳极产生的ClO- 将CN- 氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是 ( )A.用石墨作阳极，铁作阴极B.阳极的电极反应式：Cl-+2OH-2e-=ClO-+H2OC.阴极的电极反应式：2H2O+2e-=H2+2OH-D.除去CN- 的反应：2CN-+5ClO-+2H+=N2+2CO2+5C
9、l-+H2O答案： D解析：石墨作阳极，为惰性电极，溶液中的Cl- 放电，电极反应：Cl-+2OH-2e-=ClO-+H2O ，铁作阴极，在碱性环境下发生反应：2H2O+2e-=H2+2OH- ，故A、B 、C正确;pH 为910 的碱性溶液不可能是H+ 参加反应，离子方程式应为2CN-+5ClO-+H2O=N2+2CO2+5Cl-+2OH-, 故D不正确。2.（ ）化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解NO3- 的原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.A 为电源的正极B.溶液中H+ 从阳极向阴极迁移C.Ag-Pt 电极的电极反应式为2NO3-+12H+10e-=N2+6H2OD.
10、电解过程中，每转移2mol 电子，左侧电极就产生32gO2答案： D解析：根据题图可知，Ag-Pt 电极上NO3- 转化为N2, 发生还原反应：2NO3-+12H+10e-=N2+6H2O ，则Ag-Pt 电极作阴极，B为电源的负极，故A为电源的正极，A、C项正确;在电解池中阳离子向阴极移动，所以溶液中H+ 从阳极向阴极迁移，B项正确;左侧电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+ ，则每转移2mol 电子，左侧电极产生16gO2,D 项不正确。探究点二 用惰性电极进行电解时的电解规律知识深化1.用惰性电极进行电解时的电解规律类型电极反应特点溶质电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原
11、电解水型阴极:2H+2e=H2阳极:4OH-4e-=2H2O+O2NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大加氯化氢CuCl2电解质减小加氯化铜放H2 生碱型阴极:H2O 放出H2 生成碱阳极:电解质的阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢放O2 生酸型阴极:电解质的阳离子放电阳极:H2O 放出O2 生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜2.电解方程式的书写步骤以用石墨作电极电解CuSO4 溶液为例。第一步：明确溶液中存在的离子。阳离子：Cu2+、H+; 阴离子：OH-
12、、SO42- 。第二步：判断阴、阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：Cu2+H+; 阳极：OH-SO42- 。第三步：写出电极反应式和总的电解方程式。阴极：2Cu2+4e-=2Cu;阳极：2H2O-4e-=O2+4H+ 。根据得失电子守恒，两极反应式相加得总电解方程式：2CuSO4+2H2O=通电2Cu+O2+2H2SO4 。3.电解后溶液复原的方法电解后要使电解质溶液复原，需加入适量的某物质，该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。题组过关1.（2021河北石家庄高二联考）用指定材料作电极来电解一定物质的量浓度的溶液甲一段时间，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适
13、的组合是( )选项阴极阳极溶液甲物质乙APtPtNaOH 溶液NaOH 固体BPtPtH2SO4 溶液H2OCCPtNaCl 溶液盐酸DFeCuCuSO4 溶液Cu(OH)2答案： B解析：电解NaOH、H2SO4 溶液，都是电解水，所以加水就可复原，A项错误，B项正确;电解NaCl 溶液后应加入氯化氢使之复原，C项错误;阳极反应为Cu-2e-=Cu2+, 阴极反应为Cu2+2e-=Cu, 电解质溶液基本不变，不用加任何物质，D项错误。2.某电解装置如图所示：（1）利用图中装置分别电解Na2SO4 溶液、NaOH 溶液和稀硫酸是否都能产生图中的现象？ 。这是因为 。（2）利用图中装置分别电解饱
14、和NaCl 溶液、NaNO3 溶液产生的现象是否相同？ 。这是因为 。答案： （1）是 ; 电解Na2SO4 溶液、NaOH 溶液、稀硫酸实质上都是电解水。阳极（A 试管内）发生：4OH-4e-=O2+2H2O; 阴极（B 试管内）发生：4H+4e-=2H2（2）不相同 ; 电解饱和NaCl 溶液，阳极（A 试管内）发生：2Cl-2e-=Cl2 ，阴极（B 试管内）发生：2H+2e-=H2 ，若不考虑Cl2、H2 的溶解，理论上气体体积相同;电解NaNO3 溶液实质是电解水，阳极（A 试管内）发生：4OH-4e-=2H2O+O2 ，阴极（B 试管内）发生：4H+4e-=2H2 ，两者的体积比为
15、1:2解析： 解答本题的关键在于A、B 两个试管内的气体体积之比为1:2，因此电解过程中两极产物分别为氧气和氢气。评价检测素养提升课堂检测1.下列电解不同物质的电极反应式中错误的是( )A.用石墨电极电解饱和食盐水，阴极：Na+e-=NaB.用铜电极电解CuSO4 溶液，阳极：Cu-2e-=Cu2+C.用石墨电极电解熔融的NaCl ，阴极：Na+e-=NaD.用石墨电极电解NaOH 溶液，阳极：4OH-4e-=O2+2H2O答案： A解析：食盐水中存在Na+ 和H+ 两种阳离子，根据放电顺序，阴极H+ 放电，电极反应式为2H+2e-=H2,A 项错误。2.利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正
16、确的是( )A.b 电极上发生氧化反应B.该装置能将化学能转化为电能C.电解质溶液中Cu2+ 从b 电极向a 电极迁移D.若a 电极为铜，则电极反应式为Cu-2e-=Cu2+答案： D解析：b 电极与电源负极相连，b 电极为阴极，阴极上发生还原反应，A项错误;该装置是电解池，将电能转化为化学能，B项错误;电解池中，阳离子(Cu2+) 向阴极（b 电极）移动，C项错误;a 电极为阳极，若a 电极为Cu ，则电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,D 项正确。3.下列说法正确的是( )A.电解KCl 溶液时，阴极上的电极反应为K+e-=KB.电解熔融NaCl 的装置中，Na+ 向阳极移动、Cl- 向阴
17、极移动C.用石墨作电极电解熔融的MgCl2 ，会在阴极上析出单质镁，阳极上会有气体产生D.在电解装置中，电子从阴极通过电解液流向阳极答案： C解析：电解KCl 溶液时，根据离子的放电顺序，阴极上H+ 得电子，电极反应为2H+2e-=H2,A 项错误;电解装置中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，B项错误;用石墨作电极电解熔融MgCl2 时，Mg2+ 在阴极上得电子，被还原，得到单质Mg,Cl- 在阳极失电子被氧化，得到Cl2,C 项正确;电解池中，电子不能通过电极进入电解质溶液，D项错误。素养视角1.（2021山东威海一中高二月考）将下图装置的K 闭合，下列判断正确的是( )A.Zn 电极上发生还原反应B.片刻后盐桥中的Cl- 向乙装置中移动C.片刻后在a 点滴加酚酞观察到滤纸变红D.片刻后在b 点滴加淀粉-KI 溶液观察到滤纸无变化答案： C解析：题给装置为原电池，Zn 为负极，Cu 为正极，Zn 电极上发生氧化反应，A项错误;原电池中阴离子移向负极，即盐桥中的Cl- 向甲装置中移动，B项错误;用饱和氯化钠溶液浸湿的滤纸相当于电解池，其中a 是阴极，发生还原反应：2H+2e-=H2 ，OH- 浓度不断增大，溶液呈碱性，酚酞遇碱变红，b 是阳极，发生氧化反应：2Cl-2e-=Cl2 ，氯气能使淀粉-KI 溶液变蓝，C项正确、D项错误。