第2节第1课时

第第 2 2 节节电能转化为化学能电能转化为化学能————电解电解 第第 1 1 课时课时电解的原理电解的原理 [学习目标定位]1.理解电解的原理及电解池的构成。2.掌握电解产物的判断方法，能正确书 写电解池的电极反应式和总反应方程式。3.掌握电解的规律及其应用。 一、电解原理 1.电解熔融氯化钠实验 如图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。请思考： (1)实验现象：通电后，石墨片周围有气泡产生，铁片上生成银白色金属。 (2)实验分析 ①通电前 熔融 NaCl 中存在的微粒有 Na 、Cl ，这些微粒的运动状态是自由移动。 ②通电后 离子运动方程：Na 移向铁电极，Cl 移向石墨电极。 电极上发生的反应： 铁电极：2Na ＋2e ===2Na，发生还原反应； 石墨电极：2Cl －2e ===Cl 2↑，发生氧化反应。 (3)实验结论 由以上分析可知：熔融的 NaCl 在直流电作用下发生了氧化还原反应， 分解生成了 Na 和 Cl2。 2.电解与电解池 (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 程叫做电解。 (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并形成闭合回路。 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。 (1)电解池的工作原理示意图 －－ ＋－ ＋－ ＋－ 第 1 页 (2)正确理解电解的概念 ①电解质溶液或熔融电解质的导电过程就是电解过程，电解时必发生氧化还原反应。 ②许多非自发的氧化还原反应在电解条件下能发生反应。 例 1如图是电解熔融 NaCl 制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是() A.电流从负极注出，流入铁电极 B.石墨电极为正极，发生还原反应 C.Na 在铁电极上得到电子被还原为钠单质 D.装置中两个电极可以互换 答案C 解析电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，A 项错误；石墨电极连接 电源正极为阳极，发生氧化反应，B 项错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还 原，C 项正确；若两电极互换，则 Fe 为阳极，失电子生成 Fe2＋，Cl－不能得电子，得不到 Cl2，一段时间后 Fe2＋在阴极得电子生成铁，D 项错误。 考点电解的原理 题点电解法制取钠 拓展延伸(1)电解熔融 MgCl2。 阳极：2Cl－－2e－===Cl 2↑， 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。 (2)电解熔融 Al2O3。 阳极：6O2－－12e－===3O 2↑， 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。 二、电解质溶液的电解规律及其应用 1.电解氯化铜溶液实验探究 (1)按下图所示装置完成实验，并填写下表。 实验现象 检流计指针发生偏转 与负极相连的 b 极上逐渐覆盖了一层红 色物质 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体 实验结论 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 析出金属铜 产生了氯气 ＋ 第 2 页 产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 (2)实验原理分析 ①氯化铜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。 ③a 极电极反应式是 2Cl －2e ===Cl 2↑，b 极电极反应式是 Cu 2 ＋2e ===Cu，总反应式是 －－＋－ CuCl2===== Cu＋Cl2↑。 ④结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。 2.电极反应规律 (1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子放电顺序：K I Cl OH 含氧酸根离子。 －－－－ 3.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表： 电解质及类别 H2SO4含氧酸 电解 水型 NaOH 强碱 Na2SO4活泼金 属的含氧酸盐 HCl 无氧酸 电极反应式 阳极：4OH －4e ===O 2↑＋2H2O 阴极：4H ＋4e ===2H 2↑ 阳极： 2Cl －2e ===Cl 2↑ 阴极：2H ＋2e ===H 2↑ 阳极： 2Cl －2e ===Cl 2↑ 阴极：Cu＋2e ===Cu －－ －－ ＋－ －－ ＋－ －－ 电解 物质 pH 变化 减小 溶液复 原方法 H2O 增大 不变 加入 H2O 电解电 HCl增大加入 HCl 解质型CuCl2不活泼金 属的无氧酸盐 放 H2NaCl 活泼金属 2＋ － CuCl2加入 CuCl2 阳极： 2Cl －2e ===Cl 2↑ NaCl、 阴极：2H ＋2e ===H 2↑ 阳极：4OH －4e ===O 2↑＋2H2O 阴极： 2Cu＋4e ===2Cu 2＋ － －－ ＋－ 生碱型的无氧酸盐 放 O2 生酸型 CuSO4不活泼 金属的含氧酸 盐 H2O CuSO4 、H2O 增大加入 HCl 减小 加入 CuO 或 CuCO3 分析电解问题的基本方法思路 (1)确定电解池的阴、阳两极，判断阳极是惰性电极还是活泼电极； 第 3 页 (2)分析通电前溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的 H＋和 OH－)； (3)通电后阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，判断两极上的放电顺序； (4)确定电极产物，书写电极反应式(注意遵循原子守恒和电荷守恒)； (5)分析电解时的相关变化，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、 pH 变化等。 例 2判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)用石墨做阳极、铁做阴极分别电解稀硫酸和硫酸钠溶液时，它们阴极和阳极的产物都相同 (2)用石墨做电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液， 最初一段时间阴极和阳极析出的物质分别是 铜和氯气( √ ) (3)用石墨做电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na ＋e ===Na(√ ) (4)用石墨做阴极、 铜做阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH －4e ===O 2↑＋2H2O( × ) (5)用石墨做电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag ＋2H2O===== 4Ag＋4H ＋O2↑( √ ) (6)铜做阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HCl===== CuCl2＋H2↑( √ ) 考点酸、碱、盐溶液的电解规律 题点电解结果的分析与判断 易错警示判断电极产物注意事项 (1)先看阳极材料，若为活性电极，则阳极材料被溶解；若为惰性电极，则依据阴离子的放电 顺序判断谁先放电，且注意溶液中OH－的存在。 (2)不论阴极是什么材料，都按照阳离子放电顺序判断谁先放电，并注意溶液中H＋的存在。 (3)注意电解物质的状态，是电解质溶液还是熔融电解质。 例 3下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 电极小于