第2节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
[学习目标定位] 会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式，熟悉电解规律和电解产物的判断方法。
1．用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质，填写下表：
组别 第1组 微粒 ①Zn2＋、②Na＋、③Cu2＋、④H ①Cu、②Fe、③OH－、④Cl－＋性质 氧化性 强弱顺序 ③>④>①>② 第2组 还原性 ②>①>④>③ 2.判断下列说法的正误 (1)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动(√) (2)电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质(×) (3)金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化(√)
－(4)硫酸铜溶于水后，能发生电离产生自由移动的Cu2＋和SO24(√)
(5)氯化钠溶液中只存在Na＋和Cl－(×) 3．右图为电解水的实验装置图。 根据图示回答下列问题：
(1)A端为电源的正极，C试管中收集到的气体是O2，D试管中收集到的气体是H2。
(2)写出电解水的化学方程式：2H2O=====2H2↑＋O2↑。
通电
探究点一 电解的原理
1．右图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。
(1)通电前，熔融NaCl中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒的运动状态是自由移动。
(2)通电后离子运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，发生还原反应；阴离子Cl－(填离子符号)移向石墨电极，发生氧化反应。电极上发生的变化是①铁电极：2Na＋＋2e－===2Na；②石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)由以上分析可知：熔融的NaCl在直流电源作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl2。 2．电解和电解池
(1)电解是使直流电通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。 (3)电极名称
阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应； 阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。
(4)电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。 [归纳总结]
(1)电解池的工作原理示意图
(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。 [活学活用]
1．下列关于电解池的叙述中，正确的是
( )
A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的
B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极
C．在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等 答案 D
探究点二 酸、碱、盐溶液的电解规律
1．按右图所示装置完成CuCl2溶液的电解实验： (1)实验过程中观察到的现象是： ①检流计指针发生偏转；
②与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质； ③与正极相连的a极一侧有有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝。
(2)实验结论是电解质CuCl2溶液在导电过程中有金属铜析出，并产生了氯气。 (3)实验原理分析
①氯化铜溶液中的电离过程有CuCl2===Cu2＋＋2Cl－，H2O
H＋＋OH－；溶液中
存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－。通电前，这些离子在溶液中做自由运动。 ②通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，即Cl－、OH－趋向a极，Cu2＋、H＋趋向b极。
③a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CuCl2=====Cu＋Cl2↑。
－－2．有下列两组离子：①Cu2＋、Na＋、H＋、Ag＋；②Cl－、I－、SO24、OH。用惰－性电极电解时，移向阳极的是②，放电先后顺序是I－>Cl－>OH－>SO24；移向阴极通电
的是①，放电先后顺序是Ag＋>Cu2＋>H＋>Na＋。
3．用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：①H2SO4；②HCl；③NaOH；④Na2SO4；⑤CuCl2；⑥NaCl；⑦CuSO4。回答下列问题：
(1)阴极反应式与①相同的有②③④⑥，其电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑；与⑤相同的有⑦，其电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。
(2)阳极反应式与①相同的有③④⑦，其电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；与②相同的有⑤⑥，其电极反应式是2Cl－－2e－===Cl2↑。
(3)写出下列电解的化学方程式 ③2H2O=====2H2↑＋O2↑；
⑥2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； ⑦2CuSO4＋2H2O=====2H2SO4＋2Cu＋O2↑。
(4)只水发生电解的是①③④，只电解质本身发生电解的是②⑤，电解质和水都发生电解的是⑥⑦。
(5)电解后溶液的pH显著增大的是②③⑥，减小的是①⑦，不变的是④⑤。 (6)欲使电解后的溶液复原，只加入水的是①③④，只加入电解质的是②⑤；欲使电解后的⑥复原需通入HCl气体，欲使电解后的⑦复原需加入CuO。 [归纳总结]
1．分析电解问题的基本方法思路
(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。 (2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。
(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。
(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。 2．电极反应规律
(1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋??
(2)阳极：电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。其放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 3．用惰性电极进行电解时的电解规律 用惰性电极进行电解时各种变化情况简析：
电解对象 水 水 电解质浓度 增大 增大 增大 减小 pH 电解质溶液复原 加水 加水 通电通电
通电
类型 电极反应特点 溶液种类 电解水型 阴极：2H＋＋2e－NaOH H2SO4 ===H2↑
阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 电解质电离出电解电解质型 的阴、阳离子分别在两极放电 阴极：H2O放放H2生碱型 出H2生成碱 阳极：电解质的阴离子放电 阴极：电解质的放O2生酸型 阳离子放电 阳极：H2O放出O2生成酸 [活学活用] 2．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是( ) A．电解过程中阴极质量不断增加 B．电解过程中溶液的pH不断降低
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1 答案 D
解析 处理有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电极反应式和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的pH变化必须注意原溶液的pH情况。用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电极反应式为4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3。可知：阴极上析出Ag，阳极上放出O2，故A正确、D错误；由于生成HNO3溶液，pH应不断降低，B正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2Ag2O
通电
Na2SO4 水 增大 不变 加水 电解HCl 质 电解CuCl2 质 电解NaCl 质和水 减小 增大 略增大 加氯化氢 加氯化铜 减小 生成新电解质 增大 加氯化氢 电解CuSO4 质和水 生成新电解质 减小 加氧化铜