03第1章 第3节 电能转化为化学能——电解（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【精讲精练】鲁科版

第3节　电能转化为化学能——电解 [学习目标] 1．通过实验探究活动，能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。 2．认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 知识点一　电解的原理 一、电解熔融氯化钠实验 1．实验现象：通电后，在石墨电极周围有__气泡__产生，在铁电极上生成__银白色金属__。 2．实验分析 (1)通电前：熔融氯化钠中存在的微粒是__Na＋、Cl－__，离子做无规则自由运动。 (2)通电后离子的运动方向 a．阳离子Na＋移向__与电源负极相连的铁电极__； b．阴离子Cl－移向__与电源正极相连的石墨电极__。 (3)电极上发生的反应 铁电极：　2Na＋＋2e－===2Na　， 石墨电极：　2Cl－－2e－===Cl2↑　。 3．实验结论：熔融的氯化钠在电流作用下发生了__化学变化__，分解生成了__钠和氯气__。 4．电解 二、电解池及其工作原理 1．电解池 (1)概念：将__电__能转化为__化学__能的装置。 (2)构成条件 2．工作原理 (1)工作原理 (2)电极的判断与电极反应 电极名称 阳极 阴极 与电源电极的连接 __正极__ __负极__ 得失电子 __失去电子__ __得到电子__ 反应类型 __氧化反应__ __还原反应__ 电极反应式(举例) 2Cl－－2e－===Cl2↑ Na＋＋e－===Na [思考探究] 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)熔融的NaCl中，Na＋、Cl－处于自由运动状态。(　　) (2)电解熔融NaCl的装置中，Na＋向阳极移动、Cl－向阴极移动。(　　) (3)电解是把电能转化成化学能。(　　) (4)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化。(　　) (5)电解池的阳极与电源的负极相连。(　　) (6)原电池中阳离子向正极移动，电解池中阳离子向阴极移动。(　　) (7)原电池放电和电解池充电互为可逆反应。(　　) (8)原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应。(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√ 2. CuCl2溶液的电解 实验目的：以电解氯化铜溶液为例研究电解的基本原理。 实验步骤：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图)，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。 实验现象：阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。 (1)分析上述电解池工作时，电子的流向、离子的运动方向，并在上图的基础上，绘制出电解池工作时，是如何构成闭合回路的？ 提示：接通外接电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子向阴极移动，在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子向阳极移动，在阳极上失去电子，发生氧化反应，电子由阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 (2)根据上述实验现象分析，电解过程中在阴极、阳极上各发生什么反应？其电极反应式分别是什么？电解的总反应式是什么？ 提示：氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得电子发生还原反应，电极反应式分别为 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑ [归纳总结] 1．电极与电极反应 (1)电极名称 阴极：发生还原反应的电极；与电源的负极相连。 阳极：发生氧化反应的电极；与电源的正极相连。 (2)电极的判断 (3)电极反应：在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化情况和电子的转移情况。 2．电解池工作原理 (1)工作原理：接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向移动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示： (2)三个流向 ①电子流向：电源负极→阴极；阳极→电源正极。 ②电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极。 ③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极。 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变为电能 B．石墨电极为正极 C．Na＋在铁极上得到电子被还原为钠原子 D．铁电极为阳极 解析　C　该装置为电解装置，电能转化为化学能，石墨电极为阳极，铁电极为阴极。 2. 如图是电解氯化铜溶液的装置，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 解析　C　由图示电流方向可知，a是电源正极，b是电源负极，则c是电解池的阳极，电极反应为2Cl－－2