1、第二节 电解池课时1 电解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.能分析解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。4.理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解池的电极反应式和总反应式。 1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动，阴、阳两极上的反应及其变化，电流形成的过程和原理。2.证据推理与模型认知：建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解池的电极反应式和总反应式。自主学习必备知识知识点 电解原理1.实验探究：电解CuCl2溶液实验现象实验结论与负极相连的b 极上逐渐覆盖了一层 红色物质 析出 金属铜 与
2、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 2.实验原理分析（1）氯化铜溶液中的电离过程有CuCl2=Cu2+2Cl-,H2OH+OH- ；溶液中存在的离子有 Cu2+、Cl-、H+、OH- ，通电前，这些离子在溶液中作自由运动。（2）通电时，在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即 Cl-、OH- 趋向a 极， Cu2+、H+ 趋向b 极。（3）a 极电极反应式是2Cl-2e-=Cl2 ，b 极电极反应式是Cu2+2e-=Cu ，总反应式是Cu2+2Cl-=电解Cu+Cl2 。（4）结论:在外接电源存在的条件下，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧
3、化剂。想一想1 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到或失去电子？答案：电解时，溶液中离子放电的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，Cl- 比OH- 更容易失电子。3.电解和电解池（1）电解：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）电解池：将电能转化为 化学能 的装置（也称电解槽)。（3）电解池的构成条件a .直流电源；b .两个电极；c .电解质溶液或熔融电解质；d .形成闭合回路。想一想2 下图所示装置
4、中，属于电解池有哪些？答案：。判一判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.直流电源与电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极( )3.电解池工作时，阳极发生还原反应，失去电子( )互动探究关键能力探究点一 电解原理及产物判断知识深化1.电解池的工作原理接通外界电源后，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。2.电解池电极的判断3.电解时电极产物的判断特别提醒（1）水溶液中，K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+ 等离子不可能在阴极放电。（2）电解池的阴极不管是惰性电极（Pt
5、、石墨）还是活性电极，都是电解质溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。（3）若阴极为H+ 放电，则阴极区c(OH-) 增大；若阳极为OH- 放电，则阳极区c(H+) 增大；若阴极为H+ 放电，同时阳极为OH- 放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大（饱和溶液例外）。题组过关1.电解CuCl2 溶液的装置如图所示，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：根据题图中电流方向，可确定a 是电源正极，b 是电源负极，则c 是电解池的阳极，电极反应为
6、2Cl-2e-=Cl2 ，溶液中氯离子不断减少，d 是电解池的阴极，电极反应为Cu2+2e-=Cu,d 电极质量不断增加。2.Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理论设计的制取Cu2O 的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu+H2O=电解Cu2O+H2 。下列说法正确的是( )A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol 电子转移时，有0.1molCu2O 生成答案：A解析：由题给电解总反应可知，Cu 作阳极，所以石墨作阴极，则石墨电极上有氢气产生，A正确；Cu作阳极，发生氧化反应，B错误；铜电极与电源的正极相连，C错误；Cu的化合价由0价升高
7、到+1价，当有0.1mol 电子转移时，参加反应的Cu 的物质的量是0.1mol ，由于Cu 元素守恒，因此生成Cu2O 的物质的量是0.05mol ，D错误。3.（ ）按下图装置进行实验，并回答下列问题：（1）判断装置的名称：A 装置为 ，B 装置为 。（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 附近的现象为 。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，附近溶液变红解析：（1）题图左侧装置可以构成一个原电池，那么右侧的装置就是一个电解池。
8、（2）锌比铜活泼，所以铜作正极，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，作阴极。C1 作阳极，阴离子在阳极放电，Cl- 的放电能力比OH- 强，故C1 的电极反应式为2Cl-2e-=Cl2 ；阳离子在C2 放电，H+ 的放电能力比K+ 强，故C2 的电极反应式为2H+2e-=H2,H+ 放电后阴极附近溶液的OH- 浓度增大，溶液显碱性，遇酚酞变红。探究点二 电解的规律及电极反应式的书写情境探究从Na+、NO3-、SO42-、Cl-、Cu2+、Ba2+、H+、I- 中选出适当的离子组成可溶性电解质，应用惰性电极（石墨电极）对其溶液进行电解。问题
9、1：有下列两组离子:Cu2+、Na+、H+ ；Cl-、I-、SO42- 。电解时，移向阳极的离子是哪一组？离子放电的先后顺序是什么？移向阴极的离子是哪一组？离子放电的先后顺序是什么？答案：提示 ，I-Cl-SO42- ；，Cu2+H+Na+ 。问题2：若两极分别放出H2 和O2 ，则符合条件的电解质有哪些？答案：提示 HNO3、H2SO4、Na2SO4 等。问题3：若阴极析出金属、阳极放出O2 ，则符合条件的电解质有哪些？答案：提示 Cu(NO3)2、CuSO4 等。问题4：若两极分别放出气体，且体积之比为1:1，则符合此条件的电解质有哪些？答案：提示 BaCl2、HCl 等。探究归纳1.惰性
10、电极电解电解质溶液的四种类型（1）电解水型电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原含氧酸，H2SO4阴极：4H+4e-=2H2阳极：4OH-4e-=O2+2H2O总反应式：2H2O=电解2H2+O2增大减小加水可溶性强碱，如NaOH增大活泼金属含氧酸盐，如KNO3不变（2）电解电解质型电解质类型电极反应式及总反应式电解质溶液浓度溶液pH电解质溶液复原无氧酸，如HCL阴极：2H+2e-=H2阳极：2Cl-2e-=Cl2总反应式：2HCl=电解H2+Cl2减小增大通入HCL不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2阴极：Cu2+2e-=Cu阳极：2Cl-2e-=Cl2总反应式：C
11、uCl2=电解Cu+Cl2-加CuCl2 固体（3）放H2 生碱型电解质（水溶液）电极反应式及总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐，如NaCl、KCl阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2总反应式：2Cl-+2H2O=电解Cl2+H2+2OH-生成新电解质增大通入HCl 气体（4）放O2 生酸型电解质（水溶液）电极反应式及总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4、Cu(NO3)2阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：2Cu2+4e-=2Cu 总反应式：2Cu2+2H2O=电解2Cu+O2+4H+生成新电解质减小加CuO 或CuCO
12、32.电解质溶液的恢复解决电解质溶液复原的问题，可以按照下面两个步骤进行：（1）首先确定电极产物，如果是活性电极（金属活动性顺序中Ag 以前的金属），则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极，则应按照阴、阳离子在溶液中的放电顺序进行判断。（2）恢复电解质溶液，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。3.电解池中方程式书写的3个关键点（1）书写电解池中电极反应式时，一般以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质一定要写成化学式。 （2）电极反应的书写首先根据题干要求及信息写出反应物和生成物，然后根据“阴（极）得（
13、e- ）阳（极）失（e- ）”、得失电子数目以及电解质溶液酸碱性补上H+、OH- 或H2O ，依据电荷守恒配平。（3）要确保两极得失电子数目相等，且总反应注明条件“电解”。探究应用例为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl- 中两两恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：（1）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减小，水量不变，则采用的电解质是 。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是 。（2）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减小，则采用的电解质是 。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是 。（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中
14、电解质和水量都减小，则电解质是 。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是 。答案：（1）HCl、CuCl2 ; HCl、CuCl2（2）Na2SO4、H2SO4 ; H2O（3）CuSO4、NaCl ; CuO 或CuCO3、HCl解析：（1）以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减小，水量不变，则阳离子只能为H+、Cu2+ ，阴离子只能是Cl- ，则采用的电解质是HCl、CuCl2 。（2）电解过程中电解质质量不变，水量减小，实质上是电解水，H+、OH- 分别在两极上放电，因此，其电解质是Na2SO4、H2SO4 。（3）符合题意的电解质可以是CuSO4 ，2CuSO4+2H2O=电解2H2SO
15、4+2Cu+O2 ，若恢复到原状态，可加入CuO ，也可加入CuCO3 ；也可以是NaCl ，2NaCl+2H2O=电解2NaOH+H2+Cl2 ，要恢复到原状态可加入HCl 。解题感悟惰性电极电解的部分规律（1）电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：2H2O=电解2H2+O2 。（2）电解无氧酸（HF 除外）、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身。例如：2HCl=电解H2+Cl2（3）电解活泼金属无氧酸盐溶液时，一般电解的总化学方程式的通式可表示为溶质+H2O=电解H2+ 碱+卤素单质X2 。（4）电解不活泼金属含氧酸盐溶液时，一般电解的总化学方程式的通式可
16、表示为溶质+H2O=电解O2+ 酸+金属单质。（5）电解时，若只生成H2 ，pH 增大。若只生成O2 ，则pH 减小。若同时生成H2 和O2 ，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH 减小；电解碱的溶液，pH 增大；电解盐的溶液，pH 不变。迁移应用1.用阳极X 和阴极Y 电解Z 的水溶液，电解一段时间后，再加入W ，能使溶液恢复到电解前的状态，则下列符合题意的一组是( )选项XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4 溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3 晶体答案：C解析：A项，阳极为惰性电极，Cl- 在阳极放电，2Cl-2e-=Cl2 ，阴极是H+ 放电，
17、2H+2e-=H2 ，通入HCl(g) 能使溶液恢复到原状态，不符合题意；B项，阳极为惰性电极，OH- 在阳极放电，4OH-4e-=O2+2H2O ，阴极是Cu2+ 放电，2Cu2+4e-=2Cu ，加入CuO(s) 能使溶液恢复到原状态，不符合题意；C项，两电极均为惰性电极，阴极是H+ 放电，阳极是OH- 放电，其实质是电解水，加适量水可使溶液恢复到原状态，符合题意；D项，Ag作阳极，为活性电极，电极反应为Ag-e-=Ag+ ，阴极反应为Ag+e-=Ag,AgNO3 溶液浓度不变，符合题意。2.按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x 表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是( )甲 乙A
18、.F 表示反应生成Cu 的物质的量B.E 表示反应实际消耗H2O 的物质的量C.E 表示反应生成O2 的物质的量D.F 表示反应生成H2SO4 的物质的量答案：B解析：由题意可知电解反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O=电解2Cu+2H2SO4+O2 ，据反应中各物质与转移电子的关系：2Cu2H2O2H2SO4O24e- 可知，E 表示反应消耗H2O 的物质的量或反应生成Cu、H2SO4 的物质的量，F 表示反应生成O2 的物质的量，故B正确。3.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液，在电解的过程中，溶液的pH 分别为增大、不变、减小的是( )A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2
19、B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3 D.HClHNO3K2SO4答案：B解析：由电解电解质溶液的四种类型可知：类型化学物质pH 变化放O2 生酸型CuSO4 、AgNO3 、Cu(NO3)2减小放H2 生碱型KCL 、CaCl2增大电解电解质型CuCl2增大HCl增大电解H2O 型NaNO3 、Na2SO4 、K2SO4不变KOH增大HNO3减小评价检测素养提升课堂检测 1.下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是( )A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置B.电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C.电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D.与原电池
20、不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应答案：D解析：电解池放电时，如果阳极是活性电极，则电极本身会参加电极反应。2.（2021山东德州高二月考）某同学组装了如图所示的电化学装置，其中电极为Al ，其他均为Cu，下列说法正确的是( )A.装Al2(SO4)3 溶液的烧杯是原电池，其余两个为电解池B.电极 的电极反应：Cu2+2e-=CuC.电极逐渐溶解D.盐桥中电子从右侧流向左侧答案：B解析：电极为Al ，其他均为Cu ，Al 易失电子作负极，所以是负极、是阴极，是阳极、是正极。由分析可知，前2个烧杯组成原电池，第3个烧杯为电解池，A错误；电极是阴极，电解质溶液中的Cu2+ 在该电极得到电
21、子变为单质Cu ，所以电极 的电极反应为Cu2+2e-=Cu ，B正确；电极是正极，正极上Cu2+ 得到电子发生还原反应，电极反应为Cu2+2e-=Cu ，所以电极质量逐渐增大，C错误；盐桥中离子定向移动，无电子通过，D错误。3.用石墨作电极电解CuSO4 溶液。通电一段时间后，欲使电解质溶液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的( )A.CuSO4 B.H2OC.CuO D.CuSO45H2O答案：C解析：用石墨作电极电解CuSO4 溶液，发生反应：2CuSO4+2H2O=电解2Cu+2H2SO4+O2 ，依据“出什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO ，C项正确。4.如图所示，x
22、、y 分别是直流电源的两极，通电后发现a 极板处有无色、无味的气体放出，b极板质量增加，符合这一情况的是( )选项a 极板b 极板x 电极z 溶液A锌石墨正极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC石墨银正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2答案：C解析：题给装置是电解池，通电后发现b 极板质量增加，a 极板处有无色、无味的气体放出，说明b 电极是阴极、a 电极是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，则阳极应该是惰性电极，阴极上析出金属，在金属活动性顺序中该金属应该位于H 元素之后，x 是正极、y 是负极，C项x是正极，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，阴极上银离子得电子产生银单质，质量增加，与题意相符。
23、5.A、B、C 为三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：阳离子Na+、K+、Cu2+阴离子SO42-、OH-图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A 溶液、足量的B 溶液、足量的C 溶液，电极均为石墨电极。图1接通电源，经过一段时间后，测得乙中c 电极质量增加。常温下各烧杯中溶液的pH 与电解时间t 的关系如图2所示。据此回答下列问题：图2（1）M 为电源的 （填“正”或“负”）极，电极b 上发生的电极反应为 。（2）写出乙烧杯中反应的化学方程式： 。（3）如果电解过程中B 溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。（4）若经过这一段时间后，要使丙恢复
24、到原来的状态，需要进行的操作是 。答案：（1）负; 4OH-4e-=2H2O+O2（2）2CuSO4+2H2O=电解2Cu+O2+2H2SO4（3）能，因为硫酸铜溶液转变为硫酸溶液，反应变为电解水的反应（4）向丙烧杯中加入一定量水解析：（1）乙中c 电极质量增加，则c 处发生的电极反应为Cu2+2e-=Cu ，即c 电极为阴极，继而推知，M 为负极，N 为正极，f 为阳极，e 为阴极，而Cu2+ 只能和SO42- 结合，可以确定B 为硫酸铜；由常温下各烧杯中溶液的pH 与电解时间t 的关系图，可以确定A 为KOH 或NaOH ，C 为Na2SO4 或K2SO4 。甲中为KOH 或NaOH 溶液
25、，相当于电解H2O ，阳极b 处为阴离子OH- 放电，即4OH-4e-=2H2O+O2 。（2）乙烧杯中是电解CuSO4 溶液，反应的化学方程式为2CuSO4+2H2O=电解2Cu+O2+2H2SO4 。（3）乙中铜全部析出后，电解质变为H2SO4 ，所以电解反应仍能继续进行。素养视角硼酸(H3BO3) 大量用于玻璃（光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃等）工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短熔融时间。H3BO3 可以通过电解NaB(OH)4 溶液的方法制备，其工作原理如下图所示。1.请书写M 室发生的电极反应。答案：2H2O-4e-=O2+4H+ 。解析：M 室为阳极室，发生氧化反应，电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+ 。2.比较N 室中a% 和b% 的大小关系。答案：a%b%。解析：N 室为阴极室，溶液中水电离出的H+ 得电子发生还原反应，生成H2 ，促进水的电离，溶液中OH- 浓度增大，即a%b% 。
