第12讲 电解池-【创新讲义】2023-2024高二化学同步精品讲义（人教版2019选择性必修1）

第十二讲 电解池 1.从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。 2.建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。 3.通过对氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。 原电池是把化学能转化为电能的装置，电解池是将电能转化为化学能的装置。将电能转化为化学能在生活中、生产和科学研究中具有重要意义。本节将从电解原理及电解原理的应用两方面进行讲解，其中能够正确书写电解池的电极反应方程式、电解饱和食盐水的原理是本节的重点，电镀、金属精炼、电冶金等方面的应用、电解的有关计算是本节的难点。 知识点一：电解原理 一、电解原理 1、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 实验结论 原因分析 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 电解质溶液导电的过程就是被电解的过程 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 析出金属铜 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 2.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。 (2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。 (3)电解池的构成条件 ①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。 3.电解池的工作原理 接通直流电流后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，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。 二、电解规律 1.电解规律探究： （1）溶液中有多种离子时，怎样判断电极产物？ 【提示】　据阳离子放电顺序判断阴极产物，据电极材料的阴离子放电顺序判断阳极产物。 （2）在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得或失电子？ 【提示】　电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子。 （3）若用Cu电极电解稀硫酸，开始电解时的电极反应式和总反应式如何书写？ 【提示】　阳极：Cu－2e－===Cu2＋ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 总反应式：H2SO4＋CuCuSO4＋H2↑ （4）若将等物质的量的CuSO4和MgCl2混合溶于水，对该溶液以惰性电极进行电解，试讨论两个电极可能生成的产物，并写出总反应式。 【提示】　在此混合溶液中，含有的阳离子放电顺序为Cu2＋>H＋>Mg2＋，阴离子放电顺序为Cl－>OH－>SO，故开始电解时，阴极上Cu2＋放电得产物Cu，阳极上Cl－放电得Cl2，当Cu2＋、Cl－放电完毕后，阴极上H＋继续放电得产物H2，阳极上OH－放电得产物O2，所以该电解过程可分为两个阶段，总反应式为 第一阶段：CuCl2Cu＋Cl2↑ 第二阶段：2H2O2H2↑＋O2↑ 2.电解质水溶液的电解规律 （1）电解时的放电顺序与电极产物的判断 ①基本思路 ②离子放电顺序 阴离子的放电顺序： S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－。 阳离子放电顺序： Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋。 （2）以惰性电极电解电解质溶液的类型 类型 电极反应特点 实例 电解 对象 电解 质浓度 pH 电解质溶 液复原 电解 水型 阴：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH 水 增大 增大 加水 H2SO4 水 增大 减小 加水 Na2SO4 水 增大 不变 加水 电解 电解 质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通氯 化氢 CuCl2 电解质 减小 — 加氯化铜 放H2 生碱型 阴极：H2O放H2生碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解 质和 水 生成 新电 解质 增大 通氯 化氢 放O2 生酸 型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生酸 CuSO4 电解质和水 生成 新电 解质 减小 加氧 化铜 三、有关电解的计算 1．计算的原则 (1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。 (3)电源