高中化学 第四章 电化学基础 第三节 电解池（第1课时）电解原理学案 新人教版选修4-新人教版高二选修4化学学案VIP免费

第1课时电解原理[目标导航]1.了解电解、电解池的概念，会描述电解池的工作原理。2.能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。3.理解并掌握电解规律和电解产物的判断方法。一、电解CuCl2溶液的实验探究1．实验操作如图所示，在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒电极，把湿润的KI淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源。2．实验现象阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质，阳极石墨棒上有气泡逸出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的KI淀粉试纸变蓝色。3．原理分析CuCl2是强电解质且易溶于水，H2O是弱电解质，微弱电离生成H＋和OH－，因此溶液中存在Cu2＋、H＋、Cl－和OH－等4种离子。通电前，离子做自由移动；通电后，Cl－和OH－向阳极移动，Cu2＋和H＋向阴极移动。在阳极，OH－、Cl－均可能被氧化，由于Cl－的放电能力比OH－强，Cl－优先于OH－在阳极上发生反应；在阴极，Cu2＋和H＋都可能被还原，但Cu2＋的放电能力比H＋强，Cu2＋优先于H＋在阴极上发生反应。电极反应为阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)。电解反应：CuCl2=====Cu＋Cl2↑。4．实验结论在直流电的作用下，电能转化为化学能，CuCl2被电解为Cu和Cl2(Cu在阴极生成，Cl2在阳极生成)。二、电解原理1．电解让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)，而在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。2．电解池(1)定义：将电能转化为化学能的装置。(2)组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。(3)电极名称与电极反应：阳极：与电源正极相连，溶液中阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应。阴极：与电源负极相连，溶液中阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应。(4)电子流向电源负极→导线→电解池的阴极；电解池的阳极→导线→电源的正极。(5)电解方程式：如电解熔融NaCl：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑【合作探究】1．电解时电子通过电解质溶液吗？答案电解质溶液通电电解时，在外电路中有电子通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了电流。2．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？答案一定有化学反应发生，因为在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。3．电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？在放H2生碱型的电解中，若滴入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？答案放H2生碱型实质是水电离出的H＋在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH－浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O2生酸型的实质是水电离出的OH－在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使H＋浓度增大。4．要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？答案应具体情况具体分析，若通电一段时间，CuSO4未电解完(即Cu2＋未全部放电)，使溶液复原应加入CuO，而加入Cu(OH)2会使溶液的浓度减小；若Cu2＋全部放电，又继续通电一段时间(此时电解水)，要使溶液复原应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，若只加入CuO，此时浓度偏大。【练一练】判断正误(正确打“√”，错误打“×”)(1)电解是把化学能转化为电能(×)(2)电解质溶液导电一定发生化学反应(√)(3)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现(√)(4)任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生(√)(5)电解、电离均需要通电才能实现(×)(6)电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程(√)一、电解原理及电解时两电极产物的判断1．阳极产物的判断(1)活性金属电极(金属活动性顺序表中排在Ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。(2)惰性电极(Au、Pt、石墨)，溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价态含氧酸根>F－。2．阴极产物的判断(1)与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物。(2)阳离子的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞较活泼金属阳离子(注意Fe3＋的顺序)。【例1】如图是电解...