第1章 第3节 第1课时 电解的原理（教师用书）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【金版新学案】同步导学（鲁科2019 双选版）

第3节　电能转化为化学能——电解 第1课时　电解的原理 [素养发展目标]　1．了解电解池的工作原理。2．能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。3．能举例说明化学在解决能源危机中的重要作用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。 一、电解的原理 1．电解熔融氯化钠实验 (1)实验装置如图 (2)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。 (3)实验分析 ①通电前 熔融NaCl中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒做无规则(或自由)运动。 ②通电后 离子移动方向： 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－===Cl2↑，发生氧化反应。 (4)实验结论 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 (1)电解的概念 将直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫作电解。 (2)电解池的概念 将电能转化为化学能的装置叫作电解池。 (3)电解池的组成 电解池由直流电源、固体电极材料以及电解质溶液(或熔融电解质)组成。 (4)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。 (5)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。 二、电极反应式的书写 名师提醒 书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总反应时，弱电解质要写成化学式。如用惰性电极电解NaOH溶液，阳极发生氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生还原反应，电极反应式为4H＋＋4e－===2H2↑，总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。 下表所示的几种常见元素或物质，在酸性或碱性介质中发生反应后的具体存在形态有所不同，务必记住。 常见元素或物质 H C O2 Al 碱性条件 H2O CO OH－ [Al(OH)4]－ (强碱) 酸性条件 H＋ CO2 H2O Al3＋ 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．通过该装置可以将化学能转化为电能 B．石墨电极为正极 C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠原子 D．若装置中两个电极互换，则不能形成电解池 C　[该装置为电解池，可将电能转化为化学能，A项错误；石墨与电源正极相连，为电解池的阳极，B项错误；Na＋在阴极上得到电子被还原为钠原子，析出金属钠，C项正确；若两个电极互换，该装置仍为电解池，这时铁为阳极，D项错误。] 2．如图是电解CuCl2溶液的装置示意图。其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是(　　) A．a为负极、b为正极 B．a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 C　[根据电流的方向判断a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应式为：阳极2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极Cu2＋＋2e－===Cu，C正确。] 探究一　电解的原理 1．通电过程中能量的转化形式是什么？ 提示：　通电过程中电能转化为化学能。 2．通电过程中阴极发生反应的类型是什么？阳极发生反应的类型是什么？ 提示：　阴极发生还原反应，则阳极发生氧化反应。 3．电解CuCl2溶液时 (1)通电前溶液中存在哪些离子？ (2)通电后阴、阳离子各向哪个电极移动？ (3)在两极各是什么离子发生反应？产物分别是什么？ 提示：　(1)由CuCl2电离出的Cu2＋、Cl－，由H2O电离出的少量H＋、OH－。 (2)Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向阳极移动。 (3)Cu2＋、H＋应在阴极发生还原反应，由于氧化性：Cu2＋＞H＋，则Cu2＋首先被还原生成铜：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－应在阳极发生氧化反应，由于还原性：Cl－＞OH－，则Cl－首先被氧化生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，即阴极的产物是铜，阳极的产物是氯气。 1．电解池的工作原理 2．电解池阴、阳极的判断 1．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是(　　) 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q 离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 B　[电子由电源的负极流出，故a是阴极，d是正极，溶液中的阳离子移向阴极。] 探究二　用惰性电极进行电解时的规律 1．惰性电极电解NaCl溶液时，溶液的pH如何变化？ 提示：