(讲义)第1章 第3节 新知探究课5 电解的原理-【提分教练】2023-2024学年新教材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 新知探究课5　电解的原理 1．能通过对电解熔融氯化钠的探究，了解电解池的构成、工作原理，能正确书写电极反应式、电解总反应式。 2．通过对常见物质的电解产物的分析，归纳出电极放电规律。 一、电解熔融氯化钠实验 1．实验装置 2．实验现象及分析 电极名称 铁电极 石墨电极 现象 铁片上产生银白色金属 石墨片周围有气泡产生 离子移 动方向 阳离子(Na＋)移向铁电极 阴离子(Cl－)移向石墨电极 电极 反应式 2Na＋＋2e－===2Na 2Cl－－2e－===Cl2↑ 反应类型 还原反应 氧化反应 实验结论 2NaCl2Na＋Cl2↑ 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)熔融NaCl中，Na＋、Cl－处于自由运动状态。 (　　) (2)电解熔融NaCl的装置中，Na＋向阳极移动，Cl－向阴极移动。 (　　) (3)电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化。 (　　) [答案]　(1)√　(2)×　(3)√ 二、电解和电解池 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 电解池 概念 将电能转化为化学能的装置 形成 条件 电解池 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 　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。 请你分析电极a、b、c、d的名称以及Q离子是阴离子还是阳离子？ 提示：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。 电解池工作原理 实验目的：以电解氯化铜溶液为例研究电解的基本原理。 实验步骤：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图), 把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。 实验现象：阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。 1．分析上述电解池工作时，电子的流向、离子的运动方向，并在上图的基础上，绘制出电解池工作时，是如何构成闭合回路的？ 提示：接通外接电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子向阴极移动，在阴极上得电子，发生还原反应，阴离子向阳极移动，在阳极上失去电子，发生氧化反应，电子由阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2．根据上述实验现象分析，电解过程中在阴极、阳极上各发生什么反应？其电极反应式分别是什么？电解的总反应式是什么？ 提示：氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应，铜离子在阴极上得到电子发生还原反应，电极反应式分别为 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ (氧化反应)； 阴极：Cu2+＋2e－===Cu(还原反应)。 电解总反应式：CuCl2Cu＋Cl2↑。 1．电解池的工作原理 2．电解时电极产物的判断——“阳失阴得” 3．电解池的阴极、阳极的判断方法 4．电解池电极反应式及电解总反应式的书写步骤 书写步骤 具体操作 判断两极 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连 判断反应微观粒子 活泼电极：电极材料本身失电子 溶液中较易得电子的阳离子反应 惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应 书写电极反应式　 活泼电极：M－ne－===Mn＋ Qn＋＋ne－===Q 惰性电极：mRn－－mne－===Rm 书写电解 总反应式 根据得失电子数相等，将阴、阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的H＋或OH－参与电极反应，写总反应式时要写成H2O 【例1】　最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为 ①EDTA-Fe2+－e－===EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3+＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2+ 该装置工作时，下列叙述错误的是(　　) A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+，溶液需为酸性