1、第三節(jié)電解池,第1課時(shí)電解原理,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,1.電解CuCl2溶液 (1)通電前,CuCl2溶液中存在的離子是CuCl2電離產(chǎn)生的Cu2+和Cl-,以及水電離產(chǎn)生的H+、OH-。 (2)工作原理:,總反應(yīng):Cu2+2Cl- Cu+Cl2。 (3)CuCl2溶液導(dǎo)電的過(guò)程,就是CuCl2電解的過(guò)程,就是在陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,2.電解和電解池 (1)電解:使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。 (2)電解池:在外加電源的作用下,將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。 (3)電解池的兩極:陽(yáng)極與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)。 陰極與

2、電源負(fù)極相連,發(fā)生還原反應(yīng)。 (4)電解池的構(gòu)成條件: 外加直流電源。 兩個(gè)固體電極。 兩極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中,形成閉合回路。 (5)離子的定向移動(dòng):陰離子移向陽(yáng)極;陽(yáng)離子移向陰極。 (6)電子的流向:,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,深度思考 判斷下列描述的正誤(正確的畫(huà)“”,錯(cuò)誤的畫(huà)“”)。 (1)在電解池中,與外接電源正極相連的電極是陽(yáng)極。 () (2)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電僅僅是離子的定向移動(dòng),沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 () (3)原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng),電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)。() (4)電解時(shí),陽(yáng)極失電子數(shù)與陰極得電子數(shù)相等。 () (5)用惰性電極電解稀硫酸,實(shí)質(zhì)上是電解水,故溶液pH不變。

3、() (6)電解任何物質(zhì)陽(yáng)極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等。 () (7)電解氯化銅溶液時(shí)陰極上有氣體生成。 () (8)用惰性電極電解NaCl和CuCl2兩種溶液參加反應(yīng)的物質(zhì)是相同的。 () (9)電解時(shí),兩個(gè)電極材料不參加化學(xué)反應(yīng)。 (),遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,一、陰陽(yáng)極與電極反應(yīng)產(chǎn)物的判斷 1.電解池的陰、陽(yáng)極的判斷方法,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,2.電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,(1)若將Fe、Cu用導(dǎo)線分別與電源的正、負(fù)極相連,然后插入CuCl2溶液中,如何判斷電極?電極反應(yīng)式怎樣書(shū)寫(xiě)? 答案:

4、Fe為陽(yáng)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-=Fe2+;Cu為陰極,溶液中Cu2+的放電能力大于H+,故電極反應(yīng)式為Cu2+2e-=Cu。 (2)若電解CuSO4和NaCl的混合溶液(用惰性電極),電解開(kāi)始時(shí)兩極生成的產(chǎn)物分別是什么? 答案:陽(yáng)極生成Cl2,陰極析出Cu。,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,【例1】 現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 molL-1的HCl、CuSO4的混合溶液,裝置如圖,下列說(shuō)法正確的是() A.電解開(kāi)始時(shí)陰極有H2放出 B.電解開(kāi)始時(shí)陽(yáng)極上發(fā)生:Cu2+2e-=Cu C.當(dāng)電路中通過(guò)電子的量超過(guò)0.1 mol時(shí),此時(shí)陰極放電的離子發(fā)生了變化 D.整個(gè)

5、電解過(guò)程中, 不參與電極反應(yīng),遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,解析:依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2+,故陰極開(kāi)始析出的是Cu,陽(yáng)極先放電的是Cl-,故陽(yáng)極開(kāi)始產(chǎn)生的是Cl2,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;由陰極反應(yīng)Cu2+2e-=Cu,n(Cu2+)=0.1 mol,當(dāng)電路中通過(guò)電子的量達(dá)到0.2 mol時(shí),此時(shí)Cu2+消耗完畢,陰極放電離子變?yōu)镠+,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;陽(yáng)極先是Cl-放電,當(dāng)Cl-消耗完畢,此時(shí)H2O電離產(chǎn)生的OH-開(kāi)始在陽(yáng)極放電, 不參與電極反應(yīng)。 答案:D,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,1.用石墨電極電解Cu

6、Cl2溶液(見(jiàn)下圖)。下列分析正確的是() A.a端是直流電源的負(fù)極 B.通電使CuCl2發(fā)生電離 C.陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng):Cu2+2e-=Cu D.通電一段時(shí)間后,在陰極附近觀察到黃綠色氣體 解析:由電解裝置圖可知,Cu2+向陰極移動(dòng),可知a為電源負(fù)極,A項(xiàng)正確;CuCl2電解質(zhì)在水中就能電離成自由移動(dòng)的Cu2+和Cl-,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng),其電極反應(yīng)為2Cl-2e-=Cl2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;通電一段時(shí)間后,應(yīng)在陽(yáng)極附近觀察到黃綠色的氣體Cl2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:A,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,2.如圖中兩燒杯盛有相同電解質(zhì)溶液,X、Y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)

7、a極板質(zhì)量增加,b極板處有無(wú)色無(wú)味氣體放出,符合這一情況的是(),遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,解析:由通電后a、b兩極的現(xiàn)象知,X為負(fù)極,Y為正極,故B、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤;b為陽(yáng)極,A項(xiàng)中的電極反應(yīng)為4OH-4e-=O2+2H2O,C項(xiàng)中的電極反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2+,結(jié)合b極處有無(wú)色無(wú)味氣體放出,則A項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:A,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,一,二,知識(shí)精要,二、以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,遷移應(yīng)用,典題例解,思考探究,一,二,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,(1)用惰性電極電解氫氧化鉀溶液時(shí),氫氧化鉀的物質(zhì)的量如何變化?溶液

8、的pH如何變化? 答案:用惰電極電解氫氧化鉀溶液時(shí),實(shí)質(zhì)是電解水,氫氧化鉀的物質(zhì)的量不變,但溶劑水的量減小,其物質(zhì)的量濃度增大,故溶液的pH增大。 (2)用惰性電極電解硝酸銀溶液一段時(shí)間,若恢復(fù)原溶液的狀態(tài),應(yīng)加入何種物質(zhì)? 答案:惰性電極電解硝酸銀溶液的反應(yīng)是4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3,因此要恢復(fù)原溶液的狀態(tài),可加入氧化銀或碳酸銀。,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,【例2】 從 中選出合適的離子組成電解質(zhì),采用碳棒作電極對(duì)其水溶液進(jìn)行電解。 (1)若使電解質(zhì)含量減少但水量不變,可采用的電解質(zhì)是(寫(xiě)化學(xué)式或反應(yīng)式,下同)。 (2)若使電解質(zhì)和水量都減少,可

9、采用的電解質(zhì)是,其陽(yáng)極的電極反應(yīng)為,其總反應(yīng)方程式為。 (3)若兩極分別放出H2和O2,可采用的電解質(zhì)是。 (4)若使兩極分別放出氣體,且體積比為11,可采用的電解質(zhì)是,其陰極電極反應(yīng)為。,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,(4)電解質(zhì)、水同時(shí)被電解,則都要寫(xiě)入方程式,凡是水電離的H+或OH-放電時(shí),水必須寫(xiě)分子式。如電解飽和食鹽水: 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2+H2。,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,(5)書(shū)寫(xiě)步驟:,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知

10、識(shí)精要,1.四個(gè)電解裝置都以Pt作電極,它們分別裝著如下電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解,電解一段時(shí)間后,測(cè)定其pH變化,所記錄的結(jié)果正確的是(),解析:以Pt為電極,電極不參與電解,A中電解的是HCl,c(H+)減小,pH增大;B中電解的是H2O和AgNO3,電解生成HNO3,pH減小;C中電解的是H2O和BaCl2,生成Ba(OH)2,pH增大;D中電解的是水,c(OH-)增大,pH增大。 答案:D,遷移應(yīng)用,典題例解,一,二,思考探究,知識(shí)精要,2.用鉑電極電解CuCl2與CuSO4的混合溶液(濃度均為2 molL-1)50 mL,當(dāng)陰極析出9.6 g固體時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀況下陽(yáng)極得到的氣體是() A.33.

11、6 LB.2.8 LC.6.72 LD.4.48 L 解析:陰極:Cu2+Cu2e- 64 g2 mol 9.6 g0.3 mol 陽(yáng)極首先是Cl-失電子,但Cl-失電子數(shù)最多為2 molL-10.05 L2|0-(-1)|=0.2 mol,產(chǎn)生0.1 mol Cl2,按得失電子數(shù)相等,顯然還有(0.3-0.2) mol電子是水電離的OH-失去的,由4OH-O24e-知,n(O2)= =0.025 mol,故陽(yáng)極得到的氣體為(0.1+0.025) mol22.4 Lmol-1=2.8 L。 答案:B,思悟升華,誤區(qū)警示,案例探究,電解后電解質(zhì)溶液的復(fù)原方法 用惰性電極電解CuSO4溶液,當(dāng)Cu

12、2+濃度下降至一半時(shí)停止通電,要想使CuSO4溶液恢復(fù)原濃度,應(yīng)加入的物質(zhì)是() A.CuSO4B.CuO C.Cu(OH)2D.CuSO45H2O 解析:發(fā)生的電解反應(yīng)為2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,電解過(guò)程中CuSO4溶液每損失2個(gè)Cu原子,就損失2個(gè)O原子,相當(dāng)于損失一個(gè)CuO,為了使CuSO4溶液恢復(fù)原濃度,應(yīng)加入CuO。當(dāng)然也可以加入CuCO3,但絕不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,因?yàn)镃uCO3+H2SO4=CuSO4+CO2+H2O,相當(dāng)于加CuO,而Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO4=2Cu

13、SO4+CO2+3H2O,除增加溶質(zhì)外還增加了水,故不選。 答案:B,思悟升華,誤區(qū)警示,案例探究,電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度,須加適量的某物質(zhì),該物質(zhì)可以是陰極與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物。如用惰性電極電解CuSO4溶液,要恢復(fù)原溶液的濃度,可向電解后的溶液中加入CuO,也可以加入CuCO3,但不能加入Cu(OH)2,因?yàn)镃u(OH)2與H2SO4反應(yīng)生成水,使水量增加。,思悟升華,誤區(qū)警示,案例探究,電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解時(shí),大致分三種情況:電解質(zhì)本身被電解;溶劑水被電解;電解質(zhì)和水同時(shí)被電解。因此要使電解后的溶液恢復(fù)原狀,必須根據(jù)電解的化學(xué)反應(yīng)原理來(lái)確定。同學(xué)們可記為“出去什么就加什么”。 (1)電解質(zhì)本身被電解,如電解鹽酸:2HCl H2+Cl2,應(yīng)向原溶液中通HCl氣體。類似的情況還有電解HBr、CuCl2等溶液。 (2)溶劑水被電解,如電解NaOH溶液:2H2O 2H2+O2,應(yīng)向原溶液中加H2O。類似的情況還有電解H2SO4、Na2SO4、KNO3等溶液。,思悟升華,誤區(qū)警示,案例探究,(3)電解質(zhì)和水同時(shí)被電解,如電解NaCl溶液:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2