(讲义)第4章 第2节 基础课时18 电解原理-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

第二节　电解池 基础课时18　电解原理 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，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 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，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。 一、电解氯化铜溶液的实验探究 1．按如图所示装置完成实验，并填写下表 实验现象 实验结论 电流表指针发生偏转 说明电解质溶液导电，形成闭合回路 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 与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 产生了氯气 2．实验原理分析 (1)氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作自由运动。 (2)通电时在电场的作用下，溶液中自由运动的离子作定向运动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。 (3)a极电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑，b极电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu，总反应式是Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑。 (4)结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。 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 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，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，d电极质量不断增加。] 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。 2．电解池：将电能转化为化学能的装置。 3．电解池的电极名称 阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。 4．电解池的构成条件 (1)具有直流电源；(2)两个电极(阴极、阳极)；(3)电解质溶液或熔融电解质；(4)形成闭合回路。 5．电子和离子移动方向 (1)电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。 (2)离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。 微点拨：①电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。②金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。 (正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。 (√) (2)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。 (√) (3)直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。 (×) (4)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 (×) 电解池中电极及电解产物的判断 1．电解池工作原理 特别提醒：(1)金属活动性顺序中银前面的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活性电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，有金(Au)、铂(Pt)、石墨等。 (2)电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。 2．电解池的阴、阳极的判断方法 3．电解时电极产物的判断 1．(双选)某生产工艺中用惰性电极电解Na2CO3溶液，获得NaHCO3和NaOH，其原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．a极接外电源的负极 B．B出口为H2，C出口为NaHCO3溶液 C．阳极反应为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑ D．应选用阳离子交换膜，电解时Na＋从左侧往右侧移动 CD　[根据题图所示，a极逸出O2，是溶液中水电离出的OH－失去电子发生氧化反应，故a极为阳极，应接外电源的正极，A错误；阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B出口为H2，C出口为浓氢氧化钠溶液，B错误；A出口为NaHCO3溶液，阳极反应为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，C正确；阳极区的Na＋需要向阴极区迁移，应选用阳离子交换膜，电解时Na＋从左侧往右侧移动，D正确。] 2．电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图所示为一电解池装置，U形管内装有电解质溶液c，A、B是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 (1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U形管两边各滴入几滴酚酞试剂，试判断： ①a电极是________(填“正”或“负”)极，B电极是________(填“阴”