1、第三节 电解池学习目标1.理解电解池的原理。2了解电解池的结构，会书写电极反应式。3了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。第1课时 电解原理 课堂互动讲练 探究整合应用 知能优化训练 第1课时 电解原理课前自主学案 课前自主学案 自主学习 一、电解 1概念 使电流通过_而在阴、阳两极引起_的过程。电解质溶液氧化还原反应2特点(1)电解是最强有力的_手段，是_(填“可逆”或“不可逆”)的。(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的_过程。二、电解原理1电解池(1)概念：将_转化为_的装置。(2)构成(如图)氧化还原不可逆电解电能化学能直流电源两个电极电解质溶液或熔融电
2、解质构成闭合回路2工作原理电极名称 阴极 阳极 实验现象 有红色的物质析出 有黄绿色气体生成 反应类型 还原反应 氧化反应 电极反应式 Cu22e=Cu 2Cl2e=Cl2 电池反应 Cu22ClCuCl2 =电解思考感悟(1)在电解池中离子的移动方向如何？并与原电池中离子移动方向作比较。(2)在电解过程中，闭合回路是如何形成的？【提示】(1)在电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，而在原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(2)电子的方向与电流的方向相反，从电源负极流出，流向电解池的阴极，阴极附近的Cu2在阴极得电子被还原为铜，溶液中的阴阳离子定向移动，阳极附近的Cl在阳极失电子
3、被氧化为氯原子，氯原子两两结合形成氯气分子，失去的电子从阳极流向电源的正极，从而形成了闭合回路。自主休验 1下列关于电解槽的叙述中不正确的是()A与电源的正极相连的是电解槽的阴极B与电源的负极相连的是电解槽的阴极C在电解槽的阳极上发生氧化反应D电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极解析：选A。与电源的正极相连的电极是阳极，与电源的负极相连的电极是阴极；阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应；电子流向：负极阴极；阳极正极。2(2011年河北正定中学高二月考)在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是(双选)()A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的
4、阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应解析：选BC。原电池的正极和电解池的阴极发生的是还原反应，原电池的负极和电解池的阳极发生的是氧化反应。3如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是()Aa为负极，b为正极 Ba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，氯离子浓度不变解析：选C。电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；则c为阳极，d为阴极，在电解过程中，Cu2移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，溶液中氯离子浓度降低。课
5、堂互动讲练 电解池阴阳极的判断及电极反应式的书写 1阴、阳极的判断 2电解池中电极反应式和总反应式的书写阳极电子流出失去电子发生氧化反应；阴极电子流入得到电子发生还原反应。以石墨电极电解CuCl2溶液为例：阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极：Cu22e=Cu(还原反应)总反应：CuCl2=电解 CuCl2特别提醒：以惰性电极电解电解质水溶液除了电解质溶液外，要注意增加水电离的H和OH，并对离子分组排序，即阳离子放电顺序和阴离子放电顺序两组。按照各组首先放电的离子书写电极反应式。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。如图所示甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，A、B两铜片
6、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_极边沿附近有_色出现。例1【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 MnO4 的颜色，即 MnO4 向 A 极移动，因阴离子向阳极移动，所以 A 为电解池的阳极(浸有 NaCl 溶液的石蕊试纸相当于电解池)，则与 A 相连的是电源的正极，B为阴极。电源的正负极和电解池的阴阳极也就能确定了，从而分析出本题的答案。【答案】正极 B 蓝【规律方法】解决本题的关键是根据 MnO4(紫红色)的移动方向判断出
7、电解池的阴阳极，从而判断出电源的正负极，才能分析得出正确的答案。解决这一类电解有色离子的电解质溶液(特别是含 MnO4 的溶液)的问题时要牢记以下规律：在电解池中：阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。变式训练 1(2009 年高考安徽卷)Cu2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取 Cu2O 的电解池示意图如图所示，电解总反应为：2CuH2O=通电 Cu2OH2。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0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成 解析：选A。由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，
8、发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H放电，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1 mol电子转移时，有0.05 mol Cu2O生成，D选项错误。电解产物的判断 1阳极产物的判断(1)活性金属电极电极金属失电子，被溶解，生成对应金属阳离子。(2)惰性电极(Pt、Au、C)阴离子失电子，生成对应非金属单质。阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根F。2阴极产物的判断与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2H(H浓度较大时)Pb2Sn2Fe2
9、Zn2H(H浓度较小时)Al3Mg2NaCa2K。特别提醒：阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的，放电情况与离子性质、溶液浓度、电流强度和电极材料有关。在理解以上放电顺序时要特别注意，如Pb2、Sn2、Fe2、Zn2在H浓度较小时放电能力排在H前面，在H浓度较大时放电能力排在H后面。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只在熔融状态下放电，而在水溶液里不放电。3用惰性电极电解电解质溶液的规律小结特别提醒：(1)用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。(2)若阴极为
10、H放电，则阴极区c(OH)增大；若阳极区OH放电，则阳极区c(H)增大；若阴、阳极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。(3)电解质溶液恢复原状的方法：“少什么加什么。”(2011年湖北武汉调研)在25 时，用石墨电极电解2.0 L 0.5 molL1CuSO4溶液。5 min后，在一个石墨电极上有6.4 g Cu生成。试回答下列问题：(1)发生氧化反应的是_极，电极反应式为_。(2)若电解后溶液的体积不变，则电解后溶液的pH为_。例2(3)若将溶液恢复到与电解前一样，则需加入_ mol的_。(4)若用等质量的两块铜片代替石墨作电极，电解后两铜片的质量相差_ g
11、，电解液的pH_。(填“变小”、“变大”或“不变”)【思路点拨】解答该题应注意以下三点：(1)通过简单计算判断出CuSO4的电解情况。(2)写出正确的电极反应方程式，并据之进行运算。(3)电镀池的特点。【解析】(1)n(CuSO4)2.0 L0.5 mol/L1.0 mol，而在阴极析出的 Cu 为 6.4 g64 g/mol0.1 mol，故 CuSO4 未完全电解，阳极发生氧化反应，电极反应为 4OH4e=2H2OO2。(2)总反应为：2CuSO42H2O=电解 2Cu O2 2H2SO42 2 2 1 201 mol 0.1 mol 0.1 mol0.05 mol 0.1 mol所以电解
12、后 c(H)0.1 mol22.0 L0.1 mol/L，故 pHlg0.11。(3)电解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脱离该体系，即相当于0.1 mol CuO，因此若将溶液复原，则应加入0.1 mol CuO。(4)此时成为电镀池，阳极：Cu2e=Cu2，阴极：Cu22e=Cu，因此若阴极上析出6.4 g铜，则阳极溶解6.4 g铜，电解后两铜片质量差为6.4 g6.4 g12.8 g，而电解液的pH不变。【答案】(1)阳 4OH4e=2H2OO2(2)1(3)0.1 CuO(4)12.8 不变互动探究若在阳极收集到22.4 L气体(标准状况下)，请判断在阴极得到的产物
13、及物质的量是多少？【提示】因为阳极反应为 4OH4e=2H2OO2，故 n(O2)22.4 L22.4 L/mol1.0 mol，n(电子)4.0 mol，而 n(CuSO4)1.0 mol，故阴极反应：Cu2 2e=Cu，10 mol 2.0 mol 1.0 mol2H2e=H22 0 mol 1.0 mol故阴极所得到的产物Cu为1.0 mol，H2为1.0 mol。变式训练2 下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是()A电解过程中阳极质量不断增加B电解过程中溶液的pH不断升高C此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复电解前的状况D电解后两极产生的气体体积比为2
14、1解析：选 C。用惰性电极电解 AgNO3 溶液，阳极反应式：4OH4e=2H2OO2，阴极反应式为 4Ag4e=4Ag，总反应式为 4AgNO32H2O=电解 4AgO24HNO3，则易得知阴极上析出 Ag，质量不断增加，阳极放出 O2，故 A、D 项错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B项错误；要使溶液恢复电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O4HNO3=4AgNO32H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复电解前的状况，C项正确，或说明电解时减少了Ag和O2，故加入相应组合物质Ag2O，即可使电解质溶液复原。探究整合应用 解决有关电解问题的步骤 1首先要判
15、定是否为电解池，有外接直流电源的是电解池，否则不是电解池。2对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；若为活性电极，则被氧化的是电极本身。3若溶液中的阴、阳离子有多种，则根据离子放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极反应方程式。4根据电极反应方程式解答相关问题。(2011年天津调研)如图所示为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是()A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色例【解析】a 电极连接的是电源的负极，a 电极是阴极，b 电极连接的是电源的正极，b 电极是阳极。溶液中存在的离子有 Na、SO24、H、OH，SO24和 OH移向 b 电极，Na和 H移向 a 电极，b 极反应为：4OH4e=2H2OO2，a 极反应为：2H2e=H2，所以在 a 电极上产生的气体体积大于在 b 电极上产生的气体体积，两种气体均为无色无味的气体。由于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊试液，a电极附近呈蓝色，同理，b电极附近呈红色。故正确答案为D。【答案】D
