高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理學(xué)案121電解的原理

第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解第1課時(shí)電解的原理[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]會(huì)描述電解池的工作原理，能正確書寫電解池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式，熟悉電解規(guī)律和電解產(chǎn)物的判斷方法。一電解原理1．下圖為工業(yè)上電解熔融氯化鈉生產(chǎn)金屬鈉的裝置示意圖。容器中盛有熔融的氯化鈉，兩側(cè)分別插入石墨片和鐵片作為電極材料，兩個(gè)電極分別與電源的正極和負(fù)極相連。(1)通電前熔融NaCl中存在的微粒有____________，這些微粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是________________。(2)通電后①離子運(yùn)動(dòng)方向：陽(yáng)離子________(填離子符號(hào))移向____電極，陰離子________(填離子符號(hào))移向________電極，②電極上發(fā)生的反應(yīng)：鐵電極：________________________________，發(fā)生________反應(yīng)；石墨電極：________________________________，發(fā)生________反應(yīng)。(3)由以上分析可知：熔融的NaCl在____________作用下發(fā)生了________________________，分解生成了____________。2．電解與電解池(1)電解讓__________通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，而在兩電極上分別發(fā)生________反應(yīng)和________反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。(2)電解池①定義：將____能轉(zhuǎn)化為________能的裝置。②組成：與________相連的兩個(gè)固體________；________________或熔融的電解質(zhì)：形成________________。③電極名稱與電極反應(yīng)：陽(yáng)極：與電源________極相連，溶液中________移向此極，________電子，發(fā)生________反應(yīng)。陰極：與電源____極相連，溶液中________移向此極，________電子，發(fā)生________反應(yīng)。④電子流向：電源____極→導(dǎo)線→電解池的____極；電解池的____極→導(dǎo)線→電源的____極。1.電解池的工作原理示意圖2．電解池陰、陽(yáng)極的判斷1．下列關(guān)于電解的敘述中，正確的是()①電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能②電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能③電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化④某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn)⑤任何水溶液電解時(shí)，必將導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)A．②③④ B．①②③④C．①②④ D．①③④⑤2．如圖是電解熔融NaCl制備金屬鈉的裝置示意圖，下列有關(guān)判斷正確的是()A．通過(guò)該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．石墨電極為正極C．Na＋在鐵電極上得到電子被還原為鈉單質(zhì)D．電流從負(fù)極流出，流入鐵電極二酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律1．按下圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)。(1)填寫下表：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)說(shuō)明________________與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層____________與正極相連的a極上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙______(2)實(shí)驗(yàn)原理分析①氯化銅溶液中的電離過(guò)程有________________________________________，________________________________________；溶液中存在的離子有____________________________。通電前，這些離子在溶液中做自由運(yùn)動(dòng)。②通電時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，溶液中的離子做________________，即____________趨向a極，________________趨向b極。③a極電極反應(yīng)式是____________________________，b極電極反應(yīng)式是________________________________，總反應(yīng)式是________________________________________________________________________。2．有下列兩組離子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。用惰性電極電解時(shí)，移向陽(yáng)極的是______，放電先后順序是________________________________________；移向陰極的是____，放電先后順序是________________________________。3．用惰性電極電解下列酸、堿、鹽電解質(zhì)溶液：①H2SO4；②HCl；③NaOH；④Na2SO4；⑤CuCl2；⑥NaCl；⑦CuSO4。回答下列問(wèn)題：(1)陰極反應(yīng)式與①相同的有________，其電極反應(yīng)式是__________________；與⑤相同的有____，其電極反應(yīng)式是________________________。(2)陽(yáng)極反應(yīng)式與①相同的有________，其電極反應(yīng)式是__________________；與②相同的有________，其電極反應(yīng)式是________________________。(3)寫出下列電解的化學(xué)方程式：③________________________________________________________________________；⑥________________________________________________________________________；⑦_(dá)_______________________________________________________________________。(4)只有水發(fā)生電解的是________，只有電解質(zhì)本身發(fā)生電解的是________，電解質(zhì)和水都發(fā)生電解的是____________________________________________________________。(5)電解后溶液的pH顯著增大的是________，減小的是________，不變的是________(忽略離子水解的影響)。(6)欲使電解后的溶液復(fù)原，只加入水的是________，只加入電解質(zhì)的是________；欲使電解后的⑥復(fù)原需________________，欲使電解后的⑦復(fù)原需加入________。1.分析電解問(wèn)題的基本方法思路(1)通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽(yáng)離子(包括水電離出的H＋和OH－)。(2)通電時(shí)：陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰(shuí)優(yōu)先放電(注意活潑金屬作陽(yáng)極時(shí)優(yōu)先放電)。(3)正確書寫電極反應(yīng)式，要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。(4)能結(jié)合題目要求分析電解時(shí)的各種變化情況，如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動(dòng)、離子濃度的變化、pH變化等。2．電極反應(yīng)規(guī)律(1)陰極：無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子放電順序：K＋<Ca2＋<Na＋<Mg2＋<Al3＋<H＋(來(lái)自水的電離)<Zn2＋<Fe2＋<Sn2＋<Pb2＋<H＋(來(lái)自酸的電離)<Cu2＋<Fe3＋<Hg2＋<Ag＋。(2)陽(yáng)極：電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中還原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化。其放電順序：金屬陽(yáng)極>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。3．用惰性電極進(jìn)行電解時(shí)的電解規(guī)律類型電極反應(yīng)特點(diǎn)溶液種類電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽(yáng)極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑NaOHH2SO4Na2SO4電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電HClCuCl2放H2生堿型陰極：H2O放出H2生成堿陽(yáng)極：電解質(zhì)的陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新____放O2生酸型陰極：電解質(zhì)的陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：H2O放出O2生成酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新______3．用石墨電極電解CuCl2溶液。下列分析正確的是()A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極B．通電使CuCl2發(fā)生電離C．陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－=CuD．通電一段時(shí)間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體4．如圖X是直流電源。Y池中c、d為石墨棒，Z池中e、f是質(zhì)量相同的銅棒。接通電路后，發(fā)現(xiàn)d附近顯紅色。(1)①電源上b為________(填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”，下同)極。②Z池中e為________極。③連接Y、Z池線路中，電子流動(dòng)的方向是d________e(用“→”或“←”填空)。(2)①寫出c極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：_______________________________________________________________________________________________________________。②寫出Y池中總反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③寫出Z池中e極上反應(yīng)的電極反應(yīng)式：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．用石墨棒做陽(yáng)極、鐵棒做陰極電解熔融的氯化鈉，下列說(shuō)法中正確的是()A．石墨周圍有大量的Na＋B．鐵棒質(zhì)量增加C．電子通過(guò)電解質(zhì)溶液由石墨棒流向鐵棒D．鐵棒電極發(fā)生氧化反應(yīng)2．下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成氫氣和氧氣的是()A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2B．NaOH、CuSO4、H2SO4C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)23．右圖所示為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是()A．逸出氣體的體積，a電極小于b電極B．一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色4．下圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列判斷正確的是()A．a(chǎn)為負(fù)極、b為正極B．a(chǎn)為陽(yáng)極、b為陰極C．電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過(guò)程中，氯離子濃度不變5．某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl＋2Ag=2AgCl＋H2↑能進(jìn)行，設(shè)計(jì)了如圖所示的四個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的方案是()

答案精析一新知導(dǎo)學(xué)1．(1)Na＋、Cl－自由移動(dòng)(2)①Na＋鐵Cl－石墨②2Na＋＋2e－=2Na還原2Cl－－2e－=Cl2↑氧化(3)直流電氧化還原反應(yīng)Na和Cl22．(1)直流電氧化還原(2)①電化學(xué)②直流電源電極電解質(zhì)溶液閉合回路③正陰離子失去氧化負(fù)陽(yáng)離子得到還原④負(fù)陰陽(yáng)正歸納總結(jié)1．(從左到右，從上到下)還原氧化陽(yáng)陰2.(從左到右，從上到下)正負(fù)氧化還原流入流出流出流入陰陽(yáng)陰陽(yáng)活學(xué)活用1．D[把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置是原電池；只要電解，必將發(fā)生氧化還原反應(yīng)，也一定發(fā)生化學(xué)變化；一些不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，可以借助電解來(lái)實(shí)現(xiàn)，故選D。]2．C二新知導(dǎo)學(xué)1．(1)(從左到右，從上到下)電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電紅色物質(zhì)析出金屬銅變藍(lán)產(chǎn)生了氯氣(2)①CuCl2=Cu2＋＋2Cl－H2OH＋＋OH－Cu2＋、Cl－、H＋、OH－②定向移動(dòng)Cl－、OH－Cu2＋、H＋③2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=CuCuCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Cu＋Cl2↑2．②I－>Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)①Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋3．(1)②③④⑥2H＋＋2e－=H2↑⑦Cu2＋＋2e－=Cu(2)③④⑦4OH－－4e－=O2↑＋2H2O⑤⑥2Cl－－2e－=Cl2↑(3)③2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑⑥2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑⑦2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2SO4＋2Cu＋O2↑(4)①③④②⑤⑥⑦(5)②③⑥①⑦④⑤(6)①③④②⑤通入HCl氣體CuO歸納總結(jié)3．(從左到右，從上到下)水增大增大加水水增大減小加水水增大不變加水電解質(zhì)減小增大加氯化氫電解質(zhì)減小略增大加氯化銅電解質(zhì)增大加氯化氫電解質(zhì)減小加氧化銅活學(xué)活用3．A4．(1)①負(fù)②陽(yáng)③←(2)①2Cl－－2e－=Cl2↑②2NaCl＋2H2Oeq\o(=