第1章 第3节 第1课时 电解的原理(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年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 第一课时　电解的原理 一、电解原理 装置及现象 　　　 [微辨析] 电解与电离 电离是电解质溶于水或熔融状态下离解成自由移动离子的过程。电解是在电流作用下，电解质溶液中的阴、阳离子在电极上发生氧化还原反应的过程，电解必须建立在电离的基础上。 实验 分析 通电前离子种类及运动状态 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 通电后离子种类及移动方向 Na＋移向铁电极 Cl－移向石墨电极 石墨电极 2Cl－－2e－===Cl2↑，发生氧化反应 铁电极 2Na＋＋2e－===2Na，发生还原反应 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 二、电解与电解池 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和还原反应的过程叫作电解 [微辨析] 原电池和电解池 ①能量转化方式：原电池是化学能转化成电能，电解池是电能转化成化学能。 ②装置构成：原电池不需外接电源，电解池需要外接直流电源。 电 解 池 概念 将电能转化为化学能的装置 形成条件 电极名称及电极反应 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 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 离子移向 阴离子→阳极；阳离子→阴极 　　　　　　　　　　　　　　　　 [新知探究(一)] 电解池的工作原理 [发展认知] 1．电解池的工作原理 2．电解池阴、阳极的判断 3．电极产物的判断 阳极产物的判断 ①如果是活性电极(Pt、Au、石墨除外)，则电极材料失电子，电极溶解，溶液中的阴离子不失电子。 ②如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序： S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根 阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋> Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋ 若要用电解法制备金属钠，能否使用惰性电极电解氯化钠溶液的方法？ 提示：不能，若用惰性电极电解氯化钠溶液，此时阴极上放电的是氢离子而不是钠离子，因此阴极上得到的是氢气而不是金属钠。 [跟踪训练] 1.如图是电解CuCl2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：选C　电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极，A、B错误；在电解过程中，因为Cu2＋是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加，C正确；Cl－是阴离子，移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，导致溶液中氯离子浓度降低，D错误。 2.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 解析：选B　根据题图知，该装置有外接电源，所以属于电解池，根据电子流向知，c是负极，d是正极，a是阴极，b是阳极，电解时，电解质溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则Q离子是阳离子，P离子是阴离子。 [新知探究(二)] 电解的规律 [典例导引] [典例]　用石墨作电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SO等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式： (1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是________。 (2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是________。 (3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是________。 (4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质是________。 [解析]　(1)实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。(3)实质为放氢气生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。(4)由阳极生成气体和转移电子的物质的量之比为1∶4，知阳极产生气体为O2,1