1、第三节 电解池第1课时 电解原理新课导入(教师用书备用)1807年,当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,随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程,当时在社会上引起轰动。这其中的奥妙是什么?下面就让我们一起探讨吧!学习目标1.初步了解放电顺序。(素养:变化观念与平衡思想)2.理解电解池的构成及工作原理。(素养:宏观辨识与微观探析)3.掌握电解池电极反应式和总反应方程式的书写。(素养:证据推理与模型认知)知识分点突破能力总结提升知识分点突破知识点1 电解池的工作原理基础梳理1.电解与电解池还原氧化电化学2.电解池构成条件及工
2、作原理正极氧化反应负极还原反应正负疑难探究如图所示,在U形管中注入CuCl2溶液,插入两根石墨棒电极并接通直流电源。问题导思1.如何判断一套装置是原电池还是电解池?提示:一看有无外接电源,二看电极材料。电解池中的阳极一般为活泼性较差的导电材料,且两极可以使用相同材料。2.阴、阳离子在电解过程中的移动方向与在原电池中的移动方向有什么区别和联系?提示:原电池中,阳离子移向正极;阴离子移向负极;电解池中,阳离子移向阴极;阴离子移向阳极。即阳离子都是移向发生还原反应的电极,阴离子都是移向发生氧化反应的电极。3.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?
3、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,可从氧化性强弱的角度比较得电子的顺序,从还原性强弱的角度比较失电子的顺序。归纳总结1.解决电解问题的基本思路哪些离子通电前电解质溶液中含有的离子种类(包括水电离出的H+和OH-)谁优先放电通电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析放电物质分析电解结果写电极反应式,结合要求分析,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等2.做到“三看”,正确书写电极反应式(1)一看电极材料,若是金
4、属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定失电子(注:Fe生成Fe2+)。(2)二看介质,介质是否参与电极反应。(3)三看是否有特殊信息(如题目信息),若电解目的是制取氧化铝,则阳极产物不能是Al3+。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大胆写出反应物和生成物,然后根据“阴(极)得(e-)阳(极)失(e-)”加上得失电子数目,最后根据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”。
5、题点一 电解池的结构C题组例练C2.(2018福建泉州泉港一中期中)下列说法中正确的是()A.在原电池中,物质在负极发生还原反应B.在原电池中,电子由正极流向负极C.在电解池中,物质在阴极发生还原反应D.在电解池中,与电源正极相连的电极是阴极解析:原电池中负极应该发生失电子的氧化反应,A错误;原电池中电子由负极流向正极,B错误;电解池中阴极发生得电子的还原反应,C正确;在电解池中,与电源正极相连的电极是阳极,D错误。题后悟道电解池的阴、阳极的判断方法题点二 电解池工作时电极方程式的书写D3.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
6、为两种无污染的气体,下列说法不正确的是()C4.如图为EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图,其原理是在较低的阴极电位下,TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐,阴极最后只剩下纯钛。下列说法中正确的是()题后悟道电解池中电极反应式的书写步骤题点三 电解池电极产物的判断B5.用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()A.H2、Cl2B.Cu、Cl2C.H2、O2D.Cu、O2D6.(2018河南镇平一中月考)对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法。下列有关说法中正确的是()A.电解熔融NaOH可生成金属
7、钠、O2以及H2B.电解熔融CaCl2时,金属钙在阳极生成C.可用电解饱和MgCl2溶液的方法获得金属镁D.电解熔融Al2O3制备金属铝时,要加入冰晶石,使Al2O3在较低温度下熔解解析:制取金属钠的方法是电解熔融的氯化钠,A错误;电解熔融CaCl2时,钙离子在阴极得到电子变为金属钙,B错误;电解饱和MgCl2溶液时得不到金属镁,只有电解熔融的氯化镁时才会得到金属镁,C错误;D正确。题后悟道电解时电极产物的判断知识点2 酸、碱、盐溶液的电解基础梳理用惰性电极电解酸、碱、盐溶液的一般规律增大减小不变增大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.通入.CuCl2电解质-加入.
8、放H2生碱型阴极:H2O放H2生碱阳极:电解质阴离子放电NaCl电解质和水.通入.放O2生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生酸CuSO4电解质和水.加入.HCl氯化铜增大HCl减小CuO或CuCO3疑难探究如图为电解饱和食盐水的装置问题导思1.上述装置电解一段时间后,如何再恢复到原来的饱和食盐水的状态?提示:通入HCl气体。2.若将饱和食盐水改为氢氧化钾溶液时,用惰性电极电解,氢氧化钾的物质的量如何变化?溶液的pH如何变化?提示:惰性电极电解氢氧化钾溶液时,实质是电解水,氢氧化钾的物质的量不变,但溶剂水的量减小,其物质的量浓度增大,故溶液的pH增大。3.若将饱和食盐水改为硝酸银溶液
9、,用惰性电极电解一段时间,若恢复原溶液的状态,应加入何种物质?归纳总结1.电解规律题的解题思路(1)明确电解目的,理解电解原理。(2)准确判断电解池的阴极、阳极。(3)看清阳极的电极材料是活性电极还是惰性电极。(4)熟记各种离子的放电顺序及阴、阳离子的移动方向。(5)注意特殊条件:如阴(阳)离子交换膜等。(6)规范书写电极反应式、电解总反应式(条件注明电解),明确计算依据。2.电解质溶液恢复时的注意事项用惰性电极电解电解质溶液时,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。注意:若两极产物是H2和Cl2,加的是HCl气体而不是稀盐
10、酸;若两极产物是Cu和O2,加入CuO或CuCO3都可以复原,因为CuCO3可以写成CuOCO2,在与酸反应时,其中的CO2会生成气体逸出,而不能加入Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3。3.电解池pH变化的判断方法(1)根据电极反应式判断阴、阳极区溶液pH的变化,若阴极H+放电,则阴极区c(OH-)增大,pH增大;若阳极OH-放电,则阳极区c(H+)增大,pH减小。(2)根据电解反应方程式判断电解质溶液pH变化,若生成碱,则溶液的pH增大;若生成酸,则溶液的pH减小;若电解水,通过溶液的浓度变化来分析溶液pH变化。题组例练1.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
11、pH依次为升高、不变、降低的是()A.AgNO3CuCl2Cu(NO3)2B.KClNa2SO4CuSO4C.CaCl2KOHNaNO3D.HClHNO3K2SO4B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降低放H2生碱型KCl、CaCl2升高电解电解质型CuCl2HCl升高电解H2O型NaNO3、Na2SO4、K2SO4不变KOH升高HNO3降低C2.以石墨为电极分别电解水和饱和食盐水,关于两个电解池反应的说法正确的是()A.电解结束后,均可以加水恢复原溶液B.电解结束后所得液体的pH相同C.阴极反应式相同D.通过相同电量
12、时生成的气体总体积相等(同温同压)题后悟道以惰性电极电解电解质溶液,分析电解反应的一般方法和步骤(1)分析电解质溶液的组成,找出有关离子,并分为阴离子、阳离子两组;(2)分别对阴、阳离子排出放电顺序,写出电极反应式;(3)合并两个电极反应式,得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。能力总结提升课堂小结易错辨析1.要使电解后的NaCl溶液复原,滴加盐酸可以吗?2.要使电解后的CuSO4溶液复原,加入Cu(OH)2固体可以吗?提示:不可以,因为电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2,所以应通入氯化氢气体,加入盐酸会引入过多的水。3.电解水型电解质在电解一段时间后,其电解质的浓度一定增大吗?提示:不 一 定,如用惰性电极电解饱和Na2SO 4溶 液,一段时间后会析出Na2SO 410H 2O晶 体,剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液,此时浓度保持不变。提示:不对,因为若是活泼电极作阳极,阳极金属会发生氧化反应而溶解,而不是溶液中的阴离子放电。提 示:不 对,因 为 在 水 溶 液 中,A l3+、Mg2+、Na+等是不会在阴极上放电的。提示:可以。7.某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现吗?点击进入 课时作业
