電解池省賽一等獎

第三節(jié)電解池第1課時電解原理2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2020年下學期長沙市第十一中學高一化學學習目標1了解電解、電解池的概念，會描述電解池的工作原理2能正確書寫電解池的電極反應式和總反應方程式3理解并掌握電解規(guī)律和電解產物的判斷方法電解原理1電解：使電流通過電解質溶液或熔融電解質而在陰、陽兩極引起_____________的過程。氧化還原反應2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2電解池：1概念：將___能轉化為_____能的裝置。2構成條件。電化學電極直流電源閉合回路3工作原理以電解CuCl2溶液為例。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學電極名稱陰極陽極實驗現象有紅色物質析出有黃綠色氣體生成反應類型還原反應氧化反應電極反應式Cu2++2e-==Cu2Cl--2e-==Cl2↑電池反應CuCl2Cu+Cl2↑

電解====【注意】1在電解CuCl2溶液過程中，移向陽極的離子除了Cl-，還有OH-，移向陰極的離子除了Cu2，還有H，由于OH-失電子的能力比Cl-弱，H得電子的能力比Cu2弱，因此H和OH-在此實驗條件下不參與電極反應。2書寫電解反應的總方程式時，必須注明條件“電解”或“通電”。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學1關于原電池、電解池的電極名稱，下列說法錯誤的是A原電池中失去電子的一極為負極B電解池中與直流電源負極相連的一極為陰極C原電池中相對活潑的一極為正極D電解池中發(fā)生氧化反應的一極為陽極2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2下列關于電解池的敘述中正確的是A電解池中的閉合回路中的電流僅是由電子的定向移動形成的B金屬導線中，電子從電源的負極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極C在電解質溶液中，陰離子向陰極運動，陽離子向陽極運動D相同時間內，陽離子在陰極上得到的電子與陰離子在陽極上失去的電子數相等3用鉑電極電解下列溶液時，陰極和陽極的主要產物分別為H2和O2的是溶液溶液2溶液 3溶液2【解析】選D。在電解池中，外電路上是靠電子的定向移動形成電流，而電解質溶液中是靠陰、陽離子的定向移動而形成電流，因此A項錯誤。在電解池中，電子由電源的負極流向電解池的陰極，由電解池的陽極流向電源的正極；在電解質溶液中，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，因此B、C兩項都錯誤，只有D項正確。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學1【解析】選C。原電池中相對活潑的一極為負極。3【解析】選A。根據電解原理，推知A項，實質電解水，陰、陽兩極分別析出H2和O2；B項，陰、陽兩極分別析出H2和Cl2；C項，陰、陽兩極分別析出Cu和Cl2；D項，陰、陽兩極分別析出Ag和O2。4下列說法錯誤的是A電解質的導電過程是化學變化，而金屬的導電是物理變化B電解質溶液導電的過程，就是電解質被電解的過程C電解質在任何條件下均可以導電D電解質溶液導電過程中一定有新物質生成2020年下學期長沙市第十一中學高一化學5某同學按圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法正確的是A石墨是電解池的負極，Cu是電解池的正極B電解過程中，銅電極上自身沒什么變化C電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D整個電解過程中，石墨電極上發(fā)生的反應為2H2e-====H2↑5【解析】選C。Cu接電源的正極，作陽極，石墨接電源負極，作陰極，A錯；Cu是活潑電極，直接放電：Cu-2e-====Cu2，電極本身逐漸溶解，B錯；電解剛開始時，溶液中無Cu2，H在陰極放電，但隨著電解的進行，陽極產生的Cu2越來越多，因得電子能力Cu2>H，故在陰極放電的離子逐漸由H轉向Cu2，D錯C對。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學4【解析】選C。電解質導電的過程就是被電解的過程，在電解過程中發(fā)生氧化還原反應，一定有新物質生成，所以是化學變化。金屬導電是靠自由電子的定向移動，無新物質生成，是物理變化，A、B、D項正確。電解質要導電只有在電離的條件下，存在自由移動的離子時才能導電，所以C項錯誤。一、電解池中電極及電解產物的判斷思考探究：下圖是用石墨棒為電極電解CuCl2溶液的裝置圖2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【思考】1如何判斷電解池的陰、陽極？兩個電極上的電極反應分別是什么？2如果將CuCl2溶液換成NaCl、CuSO4溶液，電極產物如何變化？3如果石墨電極換成銅電極，則電解產物如何變化？【總結歸納】1基本思路：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2電解池的陰極、陽極的判斷方法：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3電解產物的判斷方法：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【易錯提醒】1電解過程中發(fā)生的化學反應是在“被迫狀態(tài)下”發(fā)生的，因此非自發(fā)的發(fā)生的氧化還原反應可通過電解來實現。如Cu與H不反應，但在電解條件下可實現反應：Cu2HCu2H2↑。

電解====2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2電解反應往往跟水、電極材料等密切相關。如用鐵、銅等作陽極材料時，電極本身被氧化，而不是溶液中的陰離子放電。3在溶液中含氧酸根離子不放電，常指最高價中心原子含氧酸根離子不放電，但非最高價中心原子含氧酸根離子的放電能力比OH-的強，如SO32-、MnO4-等。4在理解以上放電順序時要特別注意，如g2、Na、Ca2、等只能在熔融狀態(tài)下放電，而在水溶液中不放電?！就卣股罨扛鶕嶒灛F象判斷陰、陽極和電極產物實際題目中往往不給出電解池的電源，而是給出一些實驗現象，據此先判斷出是何種離子放電，從而確定出電源的正、負極和電解池的陰、陽極，并進行有關問題的分析。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學1滴入酚酞顯紅色的一極說明H放電顯堿性是陰極，接電源的負極。2滴入石蕊顯紅色的一極說明OH-放電顯酸性是陽極，接電源的正極。3電極增重的一極說明不活潑金屬離子放電析出金屬是陰極，接電源的負極。2溶液如圖。下列分析正確的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學Aa端是直流電源的負極2發(fā)生電離C陽極上發(fā)生的反應：Cu22e-====CuD通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體1【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：1在電解池中，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動。2在電解池中，陰極與電源負極相連，陽極與電源正極相連。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】選A。由電解裝置圖可知，Cu2向陰極移動，可知a為電源負極，A項正確；CuCl2電解質在水中就能電離成自由移動的Cu2和Cl-，B項錯誤；在陽極上發(fā)生氧化反應，其電極反應為2Cl--2e-====Cl2↑，C項錯誤；通電一段時間后，應在陽極附近觀察到黃綠色的氣體Cl2，D項錯誤。2現用鉑電極電解1L濃度均為01mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是2放出B電解開始時陽極上發(fā)生：Cu22e-====Cu2020年下學期長沙市第十一中學高一化學C當電路中通過的電子的量超過01mol時，此時陰極放電的離子發(fā)生變化D整個電解過程中，SO42-不參與電極反應2【解題指南】解答本題需注意以下3點：1鉑電極為惰性電極。2常見陽離子放電順序為Ag>Hg2>Fe3>Cu2>H。3常見陰離子放電順序為S2->I->Br->Cl->OH-。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】選D。依據放電順序陰極先放電的是Cu2，故陰極開始析出的是Cu，A錯誤；陽極先放電的是Cl-，故陽極開始產生的是Cl2，B錯誤；由陰極反應Cu22e-====Cu，nCu2=01mol，當電路中通過電子的量達到02mol時，Cu2放電完畢，陰極放電離子變?yōu)镠，C錯誤；陰離子Cl-先放電，后是OH-，在水溶液中SO42-不參與電極反應，D正確。【延伸探究】1若將題中陽極換為Cu，陽極上還產生Cl2嗎？提示：不產生。Cu作陽極時，是活性電極，優(yōu)先于陰離子放電。2若將題中CuSO4溶液換為Na2SO4溶液，A選項正確嗎？提示：正確。H先放電，在水溶液中Na不放電。3溶液時，如圖所示的變化曲線合理的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學A①④B②④C②③D①③3【解析】選A。AlCl3是強酸弱堿鹽，溶液呈酸性，所以pH<7，用石墨作電極電解AlCl3溶液時，陰極上氫離子被還原，溶液的酸性減弱，逐漸生成氫氧化鋁沉淀，陽極上氯離子被氧化，當氯離子消耗完后，Al3沉淀完畢，但沉淀不會溶解，所以①④圖象正確。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學4溶液時，都會出現的現象或實驗結果是濃度都不變都不變C陽極上都生成能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兂伤{色的無色氣體D陰極上都生成可燃性氣體2020年下學期長沙市第十一中學高一化學4【解析】選D。用Pt電極電解Cl溶液，反應為2Cl2H2O2OHH2↑Cl2↑，溶液的pH將增大，B錯。用惰性電極電解2SO4溶液，相當于電解水，濃度將增大，A錯。電解Cl溶液，陰極上產生H2，陽極上產生黃綠色氣體Cl2，電解2SO4溶液，陰極上產生H2，陽極上產生O2，所以C錯。二者陰極均產生可燃性氣體H2，D對。

電解====2020年下學期長沙市第十一中學高一化學二、電解池電極反應式及電解總反應式書寫方法1先判斷出陰、陽極，再看陽極材料。陰極：與電極材料無關，電極只起導體的作用；在陰極上，溶液中陽離子得電子。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學陽極：若活性電極作陽極指金屬活動性順序中Ag及Ag以前的金屬，則電極材料失電子，發(fā)生氧化反應，電極被溶解，溶液中陰離子不能失電子。若惰性電極Pt、C等，則溶液中的陰離子失去電子發(fā)生氧化反應。2再依據陰、陽離子的放電順序書寫電極反應式；最后寫電解總反應式注意溶液中H和OH-。3電解池中電極反應式的書寫步驟。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【易錯提醒】1書寫電解池中電極反應式時，可以用實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成化學式。2書寫兩極電極反應式時，要確保兩極得失電子數目相等。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3鐵作陽極時，鐵失去電子生成Fe2而不是Fe3。4書寫電極反應式時，要判斷陽極溶解生成的陽離子是否和電解質溶液中的陰離子發(fā)生反應。-、Cl-廢水中的CN-時，控制溶液pH為9～10，陽極產生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體。下列說法不正確的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學A用石墨作陽極，鐵作陰極B陽極的電極反應式：Cl-2OH--2e-====ClO-H2OC陰極的電極反應式：2H2O2e-====H2↑2OH--的反應：2CN-5ClO-2H====N2↑2CO2↑5Cl-H2O1【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：1活潑金屬作陽極，金屬發(fā)生氧化反應。2堿性溶液中既不能有氫離子參加反應，也不能生成氫離子。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】選D。A選項石墨作陽極，為惰性電極，溶液中的Cl-放電，電極反應式：Cl-2OH--2e-====ClO-H2O，鐵作陰極，在堿性環(huán)境下發(fā)生2H2O2e-====H2↑2OH-，故A、B、C正確；D選項pH為9～10的堿性溶液不可能是H參加反應，離子反應應為2CN-5ClO-H2O====N2↑2CO2↑5Cl-2OH-?！狙由焯骄俊?能否用鐵作陽極、石墨作陰極？提示：不能。如果用鐵作陽極，則陽極鐵失去電子生成Fe2，不能產生氧化劑ClO-。2電解過程中總的離子反應方程式是______。提示：2CN-6H2ON2↑2CO2↑5H2↑2OH-。2如圖兩裝置中，溶液體積均為200mL，開始時，電解質溶液的濃度為01mol·L-1，工作一段時間后，測得導線上都通過002mol電子。若不考慮溶液體積的變化，則下列敘述中正確的是2020年下學期長沙市第十一中學高一化學A同條件時產生氣體體積：①=②B電極上析出固體質量：①<②C電極反應式：①中陽極：4OH--4e-====2H2OO2↑②中負極：2H2e-====H2↑變化：①變?、谧兇?【解析】選D。圖①為電解池，電極反應為陰極：Cu22e-====Cu，陽極：4OH--4e-====O2↑2H2O。圖②為原電池，電極反應為正極：2H2e-====H2↑，負極：n-2e-====n2，導線上通過002mol電子時，①中陰極生成001molCu，陽極生成0005molO2，②中正極生成H2001mol，負極溶解n001mol，①中OH-放電使溶液中cH變大，pH變小，②中cH減小，pH變大。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【延伸探究】1將①②的溶液互換，各有什么現象？提示：①電解水，兩極都有氣泡產生，右側電極產生的氣泡多；②溶液的顏色變淺，Cu棒變粗。2工作一段時間后，當導線上通過002mol電子時，①中溶液的ol電子，則生成nH=002mol，cH=002mol÷02L=01mol·L-1，pH=1。3如圖裝置閉合電鍵時，電流表A的指針將發(fā)生偏轉。試回答下列問題。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學1A池是______，n的電極名稱是________；B池是______，Pt的電極名稱是________填“電解池”“原電池”“陰極”“陽極”“正極”“負極”等。2寫出下列有關反應：Cu極上電極反應：______________________；C極上電極反應：______________________。3B池中的總反應的化學方程式為______________。4如果要用B池給鐵片上鍍上一層Cu，則B池應作何改進____________________________________。3【解析】1A池是原電池，n活潑性強，為負極。B池為電解池，Pt電極與Cu相連，為陽極。2Cu電極為正極，發(fā)生反應：2H2e-====H2↑，C電極為陰極，發(fā)生反應：Cu22e-====Cu。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3B池為電解CuSO4溶液：2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2↑。4給鐵片鍍銅，則Pt電極陽極換成Cu，C電極陰極換成鐵片。答案：1原電池負極電解池陽極22H2e-====H2↑Cu22e-====Cu32CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2↑4Pt電極換為Cu電極，C電極換為鐵片4根據裝置圖書寫電極反應式和總反應離子方程式。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學1若A、B均為惰性電極，電解質溶液為MgCl2溶液。陽極：____________；陰極：____________；總反應式：___________。2若A為Cu，B為石墨棒，電解質溶液為CuSO4溶液。陽極：____________；陰極：____________；3若A為石墨棒，B為鐵，電解質為熔融NaCl。陽極：____________；陰極：____________；總反應式：____________。4【解析】由裝置圖可知A為陽極，B為陰極。1若A、B均為惰性電極，電解質溶液為MgCl2溶液，則陽極Cl-失去電子放出Cl2；陰極H得電子放出H2，陰極OH-與Mg2生成MgOH2沉淀。2若A為Cu，B為石墨棒，電解質溶液為CuSO4溶液，在陽極Cu失去電子生成Cu2進入溶液，在陰極Cu2得電子析出單質銅。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3若A為石墨棒，B為鐵，電解質為熔融NaCl，則陽極Cl-失去電子放出Cl2，陰極Na得電子析出金屬鈉單質。答案：12Cl--2e-====Cl2↑2H2O2e-====H2↑2OH-Mg22Cl-2H2OCl2↑H2↑MgOH2↓2Cu-2e-====Cu2Cu22e-====Cu32Cl--2e-====Cl2↑2Na2e-====2Na2Na2Cl-2NaCl2↑三、用惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律類型電極反應特點實例電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原電解水型陰：4H++4e-====2H2↑陽：4OH--4e-====2H2O+O2↑NaOH水增大增大加水H2SO4水增大減小加水Na2SO4水增大不變加水2020年下學期長沙市第十一中學高一化學電解電解質型電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質減小增大通氯化氫CuCl2電解質減小/加氯化銅類型電極反應特點實例電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質陰離子放電NaCl電解質和水生成新電解質增大通氯化氫2020年下學期長沙市第十一中學高一化學放O2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：H2O放O2生酸CuSO4電解質和水生成新電解質減小加氧化銅或碳酸銅【易錯提醒】1對于電解質的復原的問題，不僅要求溶質不變，還要注意溶質的濃度也不變。如用惰性電極電解CuSO4溶液，使電解質溶液復原的方法是加入一定量的CuO或CuCO3，而不是CuOH2。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2溶液中存在多種離子時，要考慮離子的放電順序，不同的階段，兩極可能是不同的離子放電，對溶液的pH影響可能不同。如用惰性電極電解NaCl和CuSO4的混合溶液nNaCl∶nCuSO4=3∶1，電解過程可明顯分為三個階段。1用碳棒作電極，在Na、Cu2、Cl-、SO42-等離子中選出適當離子組成電解質，電解其溶液，寫出符合條件的一種電解質的化學式：1當陰極放出H2，陽極放出O2時，電解質是________。2當陰極析出金屬，陽極放出O2時，電解質是______。3當陰極放出H2，陽極放出Cl2時，電解質是________。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學4通過的電子的物質的量與陰極析出的金屬的物質的量、陽極放出的氣體的物質的量之比為4∶2∶1時，電解質的化學式是________。2用惰性電極電解下列溶液一段時間后再加入一定量的某種物質括號內物質，能夠使溶液恢復到原來的成分和濃度的是OH 3HNO3HCl 3H2O1【解題指南】解答本題需注意以下3點：1陰極放H2生成堿。2陽極放O2生成酸。3電解時生成1molO2轉移4mol電子。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【解析】1陰極放H2生成堿，陽極放O2生成酸，所以1實質是電解水，故電解質是活潑金屬的含氧酸鹽，即Na2SO4。2實質是放氧生酸型，即電解質是不活潑金屬的含氧酸鹽，即CuSO4。3實質是放氫生堿型或電解鹽酸，但鹽酸不符合題意，即NaCl。4陽極放出的氣體是O2，生成1molO2轉移4mol電子，故金屬是2價，即為銅，故電解質是CuSO4。答案：1Na2SO42CuSO43NaCl4CuSO4【延伸探究】1該題第1問中，溶液的pH如何變化？若恢復原狀態(tài)，應加入什么物質？提示：結合題干分析可知，電解Na2SO4的實質是電解水，且硫酸鈉是強酸強堿鹽，故溶液的pH不變，若恢復原狀態(tài)應加入適量水。2該題第3問中，若電解后溶液的體積是02L，且轉移電子是02mol，則溶液中OH-的濃度是多少？提示：因電解總反應式是2NaCl2H2OH2↑Cl2↑2NaOH，該過程轉移電子02mol。故生成NaOH02mol，即cOH-=1mol·L-1。2【解析】選C。電解OH、HNO3的實質均是電解水，應加水，A、B錯；C項總反應式為2Cl2H2O2OHH2↑Cl2↑，應通入適量HCl，C對；D項總反應式為4AgNO32H2O4AgO2↑4HNO3，脫離反應體系的物質是“4Ag和O2”，相當于“2Ag2O”，所以應當加入適量Ag2O才能復原。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學【備選要點】電化學組合裝置中電池名稱的判斷1直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學2根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷：原電池一般是兩種不同的金屬作電極或一種金屬電極一個碳棒電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，電解池中的電極材料一般不能和電解質溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3根據電極現象判斷：根據電極現象或電極反應可判斷電極名稱，并由此判斷電池類型，如圖：若C極溶解，D極增重，B極附近溶液變紅，則D為正極，電極反應為Age-====Ag，B為陰極，電極反應為2H2e-====H2↑，則甲為電解池，乙為原電池。1按如圖裝置進行實驗，并回答下列問題：2020年下學期長沙市第十一中學高一化學1判斷裝置的名稱：A池為________。2鋅電極反應式為______________。石墨棒C1為________極，電極反應式為__________。石墨棒C2附近發(fā)生的實驗現象為__________。3當C2極析出224L氣體標準狀態(tài)時，鋅的質量減少了________g，CuSO4溶液的質量增加了________g。1【解析】1根據裝置圖，四個電極中B中的n最活潑，且B中可自發(fā)發(fā)生氧化還原反應，故B為原電池，A為電解池。2B中n為負極，Cu為正極，故C1為陰極，C2為陽極。電解NaCl時，陰極H放電產生H2，陽極Cl-放電產生Cl2。2020年下學期長沙市第十一中學高一化學3陽極產生標準狀況下224L即01mol氯氣時，電路中轉移電子的物質的量為02mol，根據原電池反應n-2e-