第4章 第2节 第1课时 电解原理（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学 选择性必修1（人教版2019 不定项版）

第二节　电解池 第1课时　电解原理 课程标准 核心素养目标 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。 1．证据推理与模型认知：初步了解在电解过程中，粒子的放电顺序与其氧化性、还原性的关系，能解释或推测电解反应的产物，并能用电极反应和总反应进行表征，形成系统分析电解池的一般思路和方法。 2．科学探究与创新意识：通过对氯化铜溶液电解过程的分析，了解电解、电解池的概念，认识电解是电能转化为化学能的一种重要形式。 [对应学生用书P111] 一、电解CuCl2溶液 1．实验装置 利用惰性电极(石墨)电解CuCl2溶液，电解装置如图所示： [微点归纳]　根据不同将电极分为活性电极和惰性电极，“惰性”是指本身还原性很弱，不易发生反应，而活性电极(还原性较强的材料)是相对惰性电极来说的。 2．实验现象 (1)通电后不久，与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜。 (2)与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。根据气体的刺激性气味和试纸变色情况，推测产生的气体是氯气。 3．理论分析 (1)通电前 在水溶液中CuCl2发生电离，电离方程式为CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，生成了在溶液中自由运动的Cu2＋和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(Cu2＋)向阴极迁移。 ②阳极上Cl－失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。阴极上Cu2＋得到电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 ③利用石墨作电极电解CuCl2溶液的总反应式为CuCl2Cu＋Cl2↑。 二、电解和电解池 1．电解 使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 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)构成条件 原电池 电解池 电极反应 负极：氧化反应(负失氧) 正极：还原反应(正得还) 阳极：氧化反应，溶液中的阴离子或金属电极失电子(阳失氧) 阴极：还原反应，一定是溶液中的阳离子得电子(阴得还) 电子流向 负极→正极 负极→阴极，阳极→正极 电流方向 正极→负极 正极→阳极→电解质溶液→阴极→负极 3.电解原理示意图 接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液(或熔融电解质)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。 ◆名师点拨 (1)电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。 (2)电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。 (3)电解是一种强氧化还原手段，可以实现非自发的氧化还原反应。 ◆概念辨析 电离和电解的比较 电离 电解 条件 电解质溶于水或熔融状态 电解质电离后，再通直流电 过程 电解质电离成自由移动的离子 阴、阳离子定向移动，在两极放电 举例 CuCl2===Cu2＋＋2Cl－ CuCl2Cu＋Cl2↑ 特点 只产生自由移动的离子 发生氧化还原反应，生成新物质 联系 电解建立在电离基础上 ◆概念辨析 电解池和原电池的比较 原电池 电解池 定义 将化学能转化为电能的装置 将电能转化为化学能的装置 装置 形成条件 ①活泼性不同的两电极 ②电解质溶液(或熔融电解质) ③形成闭合回路 ①两电极接直流电源 ②两电极插入电解质溶液(或熔融电解质)中 ③形成闭合回路 电极名称 负极：较活泼金属 正极：较不活泼金属(或能导电的非金属) 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连 [对应学生用书P113] 探究一　电解池的构成及工作原理 某学生设计了一种家用消毒液发生器，装置如图如示，利用惰性电极电解食盐水，生成的Cl2再与NaOH溶液反应，获得含NaClO的消毒液。 [问题设计] (1)阴极反应式为________________，阳极反应式为______________，电解总反应的离子方程式为__________________________________。 提示：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；2Cl－－2e－===Cl2↑；2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。 (2)分析电解过程中，溶液中Na＋、Cl－的移动方向。 提示：Na＋