第1章 第3节 第1课时 电解的原理(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

第3节　电能转化为化学能——电解 第1课时　电解的原理 课程标准要求 学业质量水平 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。 1．能设计实验方案探究物质和能量的转化，设计电解池。(水平3) 2．能从宏观与微观、定性与定量等角度对电解过程进行分析和表征。(水平4) 一、工业电解熔融氯化钠生产金属钠 1．原理图示 2．产生现象 通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。 3．得出结论 在直流电的作用下，熔融氯化钠发生反应生成了Cl2和Na。 4．理论分析 (1)通电前 氯化钠受热熔化发生电离，生成了能自由运动的Na＋和Cl－，电离方程式为NaClNa＋＋Cl－。 (2)通电时 ①离子作定向运动，阴离子(Cl－)向阳极迁移，阳离子(Na＋)向阴极迁移。 ②阳极上Cl－失去电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。阴极上Na＋得到电子发生还原反应，电极反应式为Na＋＋e－===Na。 ③利用石墨作电极作阳极电解熔融氯化钠的总反应式为2NaCl2Na＋Cl2↑。 二、电解和电解池 1．电解 将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生氧化反应、还原反应的过程叫作电解。 2．电解池 (1)概念：电解池，又称电解槽，是将电能转化为化学能的装置。 (2)作用：外接电源提供电能，借助电解池将还原剂的电子转移给氧化剂。 (3)构成：①与直流电源相连的两个电极，阳极与直流电源的正极相连，阴极与直流电源的负极相连；②电解质溶液(或熔融电解质)；③形成闭合回路。 巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)电解池中，活泼金属作阳极，不活泼金属作阴极(　×　) (2)电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动(　√　) (3)电解池中，电子的流向是负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极(　×　) (4)电解熔融氯化钠时，阴极逸出的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(　×　) (5)原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应(　√　) 学习任务一　探究电解的原理及电极产物的判断 用下列装置电解不同的电解质溶液，结合教材中“电解原理”知识，交流讨论。 1．写出实验1中阴极和阳极的电极反应式，对比①和②，说明电极材料对电极产物的影响。 提示　①阴极：Cu2＋＋2e－===Cu；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ ②阴极：Cu2＋＋2e－===Cu；阳极：Cu－2e－===Cu2＋；电极材料对阴极产物无影响，若阳极是活性电极，电极本身放电。 2．判断实验2中阴极和阳极的电极产物，说明判断电极产物要考虑哪些因素。 提示　③阴极：H2；阳极：O2；④阴极：H2；阳极：O2；判断电极产物要考虑电极材料和电解质溶液中离子的氧化性(或还原性)。 3．实验3中持续电解分两个阶段，分别写出两个阶段的电极反应和电池总反应式。 提示　第一阶段：阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，电池总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。 第二阶段：阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑。 1．电解池的工作原理 (1)电路、电流分析 接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)。 ①电流方向：电源正极→金属导线→阳极→电解质溶液→阴极→金属导线→电源负极。 ②电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极→正极，负极→阴极。 (2)电极反应 ①阴极与电源负极相连，聚集大量的负电荷，阳离子得到电子，被还原，发生还原反应。 ②阳极与电源正极相连，聚集大量的正电荷，阴离子或金属失去电子，被氧化，发生氧化反应。 2．电解池电极产物的判断 (1)阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极(在金属活动性顺序中Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力，根据阴离子的放电顺序加以判断，阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。 (2)阴极产物的判断：可直接根据阳离子的放电顺序进行判断。 阳离子的放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。在水溶液中，Al3＋及Al3＋之前的离子不放电。 1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　) A．石墨电极接直流电源的正极 B．铜电极发生还原反应 C．