第二節(jié)電解池第1課時電解原理學習目標核心素養(yǎng)1．認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。2．了解電解池的工作原理，認識電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用。1．從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動、陰陽離子的移動，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的能力。2．建立對電解過程的系統(tǒng)分析認識的思維模型，理解電解的規(guī)律，會判斷電解的產物，培養(yǎng)證據推理與模型認知能力。新課情境呈現1807年，當英國化學家戴維將鉑電極插入到熔融的氫氧化鉀中并接通直流電源時，奇跡發(fā)生了，在陰極附近產生一種銀白色的金屬，隨即形成紫色的火焰。這就是發(fā)現鉀元素的主要過程，當時在社會上引起轟動。這其中的奧妙是什么呢？電解時物質的變化是如何發(fā)生的呢？電能與化學能之間的相互轉化具有重要的實用價值。通過將電能轉化為化學能，可以使許多在通常條件下不能發(fā)生的反應得以進行，這對于化工生產、金屬冶煉、實驗室研究以及人們的日常生活都具有十分重要的意義。電解是將電能轉化為化學能的一種重要方法。下面就讓我們一起探討吧！課前素能奠基新知預習一、電解CuCl2溶液1．實驗探究：實驗現象實驗結論與負極相連的石墨棒上逐漸覆蓋了一層__紅色物質____析出金屬銅__與正極相連的石墨棒上有刺激性氣味的氣體產生，能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰坃_變藍____產生了氯氣__2．原理探究：(1)氯化銅溶液中的電離過程有①__CuCl2=Cu2＋＋2Cl－__，②__H2OH＋＋OH－__；溶液中存在的離子有__Cu2＋、Cl－、H＋、OH－__，通電前，這些離子在溶液中作自由運動。(2)通電時，在電場的作用下，溶液中的離子作定向運動，即__Cl－、OH－__趨向陽極，__Cu2＋、H＋__趨向陰極。(3)陽極電極反應式是__2Cl－－2e－=Cl2↑__，陰極電極反應式是__Cu2＋＋2e－=Cu__，總反應式是__Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(電解))Cu＋Cl2↑__。(4)結論：電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的__電解__過程。二、電解原理1．電解：使電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在陽極、陰極引起__氧化還原__反應的過程。2．電解池：(1)定義。電解池是把__電能__轉化為__化學能__的裝置。(2)電解池的構成條件。①有外接直流電源。②有與電源相連的兩個電極。其中與__電源__正極相連的叫__陽極__，與電源負極相連的叫__陰極__。③電解質溶液或熔融電解質。④形成閉合回路。(3)電極名稱及電極反應式(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)。(4)電子和離子移動方向。電子：從電源負極流向電解池的陰極，從電解池的陽極流向電源的正極。離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。預習自測1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程。(√)(2)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負極流向電解池陽極。(×)(3)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{色。(×)(4)電解池能將化學能轉化為電能。(×)(5)電解質溶液導電屬于化學變化。(√)(6)電解池的陽極與電源的負極相連。(×)(7)放電是失去電子發(fā)生還原反應的過程。(×)2．下列裝置工作時，將電能轉化為化學能的是(D)解析：A．該裝置將風能轉化為電能，錯誤；B．該裝置將太陽能轉化為電能，錯誤；C．該裝置將化學能轉化為電能，錯誤；D．該裝置將電能轉化為化學能，正確。3．如圖所示，用石墨電極電解飽和食鹽水。下列說法不正確的是(B)A．電極a是陽極B．通電使NaCl發(fā)生電離C．Na＋、H＋向b極移動D．a極產生黃綠色氣體解析：A．由分析可知，電極a是陽極，正確；B．NaCl在水中就能發(fā)生電離，通電不是必要條件，錯誤；C．由分析可知，Na＋、H＋向b極移動，正確；D．a極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑，產生黃綠色氣體，正確。4．如下圖所示裝置中，屬于電解池的是(C)解析：構成電解池時要有與外接直流電源相連的電極，A、B錯誤；兩電極插入電解質溶液或熔融的電解質中，且要形成閉合回路，C項正確。課堂素能探究知識點電解池中電極及電極產物的判斷問題探究：1．在電解CuCl2溶液的過程中，閉合回路是如何形成的？2．在氯化銅溶液中除了Cu2＋和Cl－之外還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒有得到或失去電子？探究提示：1．提示：電解CuCl2溶液時，電子從電源負極流出，流向電解池的陰極，陰極附近的Cu2＋在陰極得電子被還原為銅，溶液中的陰陽離子定向移動，陽極附近的Cl－在陽極失電子被氧化為氯原子，氯原子兩兩結合形成氯氣分子，失去的電子從陽極流回電源的正極，從而形成了閉合電路。2．提示：電解時，溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關，氧化性強的陽離子先得電子被還原，還原性強的陰離子先失電子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得電子，而Cl－比OH－更容易失電子，可從氧化性強弱的角度比較得電子的順序，從還原性強弱的角度比較失電子的順序。知識歸納總結：1．電解池的工作原理：接通外界電源后，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，經過陰、陽離子的定向運動形成內電路，再從電解池的陽極流出，并沿導線流回電源的正極，如圖所示。2．電解池的陰、陽極的判斷方法：3．電解時電極產物的判斷：典例1如圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電一段時間后，在石墨電極a和b附近分別滴加一滴酚酞溶液。則下列有關說法中正確的是(A)A．a電極產生H2B．兩極產生的氣體均有刺激性氣味C．通電一段時間后，稀Na2SO4溶液酸性增強D．a電極附近呈無色，b電極附近呈紅色解析：a為陰極，電解時a電極上得電子發(fā)生還原反應生成氫氣同時生成氫氧根離子，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，所以有氫氣生成，A正確；陰極生成氫氣、陽極生成氧氣，所以生成的氣體都是無色無味的，B錯誤；陰極上生成氫氣、陽極生成氧氣，所以實質上是電解水，硫酸鈉的物質的量不變，溶液體積減小，則硫酸鈉物質的量濃度增大，溶液仍然呈中性，溶液酸性不變，C錯誤；a電極附近生成氫氧根離子導致溶液呈堿性，b電極附近生成氫離子導致溶液呈酸性，所以a電極附近溶液變紅色，b電極附近溶液呈無色，D錯誤?！沧兪接柧?〕如圖為用惰性電極電解CuCl2溶液的實驗裝置，則下列說法正確的是(C)A．a電極為負極B．溶液中的Cu2＋向a極移動C．電解一段時間后溶液的顏色會變淺D．電極b上發(fā)生的電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2解析：a極與電源正極相連為陽極，A項錯誤；溶液中的Cu2＋向b極移動，B項錯誤；陰極上Cu2＋放電生成銅單質，電解一段時間后溶液顏色變淺，C項正確；與電源負極相連的陰極上發(fā)生反應為Cu2＋＋2e－=Cu，D項錯誤。知識點電解規(guī)律及電解方程式書寫問題探究：1．有下列兩組離子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－。電解時，移向陽極的離子是哪一組？離子放電的先后順序是什么？移向陰極的離子是哪一組？離子放電的先后順序是什么？2．電解硫酸銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為多少？探究提示：1．提示：②；I－>Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)；①；Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋。2．提示：電解CuSO4溶液，陰極產物是Cu，陽極產生是O2，由于兩電極通過電量相等，故生成Cu與O2的物質的量之比為2：1。知識歸納總結：1．解決電解問題的基本思路：(1)哪些離子——通電前電解質溶液中含有的離子種類(包括水電離出的H＋和OH－)。(2)誰優(yōu)先放電——通電時，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結合放電順序分析放電物質。(3)分析電解結果——寫電極反應式，結合要求分析，如兩極現象、水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pH的變化等。2．電極反應規(guī)律(1)陰極：無論是惰性電極還是活潑電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。陽離子放電順序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……(2)陽極：溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化，或者電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中。其放電順序：活潑金屬陽極>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。3．做到“三看”，正確書寫電極反應式：(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定失電子(注：Fe生成Fe2＋)。(2)二看介質，介質是否參與電極反應。(3)三看是否有特殊信息(如題目信息)，若電解目的是制取氧化鋁，則陽極產物不能是Al3＋。4．電解池中方程式書寫的3個關鍵點：(1)書寫電解池中電極反應式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質一定要寫成化學式。(2)電極反應的書寫首先根據題干要求及信息大膽寫出反應物和生成物，然后根據“陰(極)得(e－)陽(極)失(e－)”加上得失電子數目，最后根據電解質溶液酸堿性補上H＋、OH－或H2O，依據電荷守恒配平。(3)要確保兩極得失電子數目相等，且總反應注明條件“電解”。5．酸、堿、鹽溶液電解規(guī)律(惰性電極)：用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液：(1)電解水型。電解質H2SO4(含氧酸)NaOH(可溶性強堿)Na2SO4(含氧酸強堿鹽)陽極反應式4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極反應式4H＋＋4e－=2H2↑pH變化減小增大不變復原加入物質H2O(2)電解電解質型。電解質HCl(非含氧酸)CuCl2(非含氧酸弱堿鹽)陽極反應式2Cl－－2e－=Cl2↑陰極反應式2H＋＋2e－=H2↑Cu2＋＋2e－=CupH變化增大復原加入物質HClCuCl2(3)電解質和水都發(fā)生電解型。電解質NaCl(非含氧酸強堿鹽)CuSO4(含氧酸弱堿鹽)陽極反應式2Cl－－2e－=Cl2↑4OH－－4e－=O2↑＋2H2O陰極反應式2H＋＋2e－=H2↑2Cu2＋＋4e－=2CupH變化增大減小復原加入物質HClCuO或CuCO3典例22020年新型冠狀病毒肺炎疫情在世界范圍內暴發(fā)。病毒對消毒劑敏感，75%酒精、雙氧水等均可滅活病毒?？茖W家報告了一種直接電化學合成H2O2的方法，裝置如圖。下列敘述不正確的是(A)A．該裝置的工作原理是將化學能轉化成電能B．b極發(fā)生的電極反應為O2＋H2O＋2e－=HOeq\o\al(－,2)＋OH－C．電池工作時，內部發(fā)生反應：HOeq\o\al(－,2)＋OH－＋2H＋=H2O2＋H2OD．電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(解析：該裝置是電解池，將電能轉化為化學能，A錯誤；b電極為陰極，O2得電子生成HOeq\o\al(－,2)，電極反應式為O2＋H2O＋2e－=HOeq\o\al(－,2)＋OH－，B正確；裝置中陰極生成HOeq\o\al(－,2)、OH－，陽極生成H＋，所以電池工作時，內部生成的HOeq\o\al(－,2)、OH－與H＋反應生成H2O2和H2O，C正確；b電極為陰極，電極反應式為O2＋H2O＋2e－=HOeq\o\al(－,2)＋OH－，電路中通過2mol電子，消耗1molO2，標準狀況下的體積為22.4L，D正確?！沧兪接柧?〕某化學興趣小組利用如圖裝置在鐵棒表面鍍上一層銅，下列有關的判斷正確的是(D)A