第1章 第3节 第1课时 电解的原理-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步核心辅导与测评（鲁科版）

第3节　电能转化为化学能——电解 第1课时　电解的原理 新课标要求 素养对接 1.了解电解、电解池的概念。 2.理解电解池的工作原理；了解电解反应的一般规律。 3.会书写电解池的电极反应方程式和电解总方程式。 1.模型认知：电解池的构成条件和工作原理。 2.创新意识：会设计电解池。 一、电解熔融氯化钠 1．实验现象 通电后，石墨片周围有气泡产生，铁片上生成银白色金属。 2．实验分析 (1)熔融的氯化钠中存在的微粒Cl－、Na＋。 (2)通电后离子移动方向：Cl－向石墨电极移动，Na＋向铁电极移动。 (3)电极反应： 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化学变化，分解生成Na和Cl2。从得失电子角度分析：铁电极上发生还原反应，石墨电极上发生氧化反应。 二、电解原理 1．电解 将直流电通过熔融的电解质或电解质溶液，而在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫作电解。 2．电解池 (1)定义：将电能转化为化学能的装置。 (2)组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。 (3)电极名称与电极反应： 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。 (4)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。 (5)电解方程式：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 探究任务一　电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写 [问题探究]　1807年10月6日，戴维将表面湿润的氢氧化钾放在铂制器皿里，并用导线将铂制器皿以及插在氢氧化钾里的电极相连，整套装置都暴露在空气中。通电以后，氢氧化钾开始熔化。戴维发现在阴极附近有带金属光泽的酷似水银的颗粒生成，并生成紫色火焰，这是钾元素的发现过程。这其中的奥秘是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的？ 我的思考______________________________________________________ 提示：在通电条件下，氢氧化钾发生了电解，分别在两个电极上生成了不同的物质。 　1.阳极产物的判断 (1)活性金属电极(除Pt、Au外的金属材料)：电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。 (2)惰性电极(Au、Pt、石墨)：溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。 阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价态含氧酸根>F－。 2．阴极产物的判断 (1)与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物。 (2)阳离子的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞较活泼金属阳离子(注意Fe3＋的顺序)。 3．电极反应式与电解反应式的书写 以石墨电极电解CuCl2溶液为例 (1)电极反应式的书写： ①确定阴、阳极。与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。 ②分别写出两极上出现的离子。阴极：Cu2＋、H＋，阳极：Cl－、OH－。 ③判断阴、阳极放电顺序。阴极：Cu2＋>H＋，阳极： Cl－>OH－。 ④写电极反应式。列物质→标得失→选离子、配电荷→配原子个数。 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 (2)电解反应方程式的书写： ①通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。 ②把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。 电解CuCl2溶液总反应方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑。 　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]　电流从电源的正极流出，故a为正极，b为负极；c为阳极， d为阴极。电解时，因Cu2＋移向阴极d，在阴极放电析出Cu，故d电极质量增加；Cl－移向阳极c，在阳极放电逸出Cl2，导致溶液中Cl－浓度降低。 [答案]　C 　下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b电极附近溶液呈红色。 下列说法正确的是(　　) A．X是负极，Y是正极 B．Pt是阴极，Cu是阳极 C．CuSO4溶液的pH逐渐减小 D．CuSO4溶液的pH不变 解析：C　b电极附近溶液呈现红色，说明b电极处生成了氢氧根离子。电解食盐水阳极发生氧化反应产生氯气，阴极发生还原反应产生氢气同时生成氢氧化钠，因此b电极是阴极，与电源的负极相连，则Y为负极，X为正极；铂电极与电源的正极相连，作