第4章第2节 电解池（第1课时 电解原理）(教师版）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（新教材人教版选择性必修1）

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《2021-2022 学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修 1）》
第四章 化学反应与电能
第二节 电解池第 1课时 电解原理
一、电解原理
【实验探究】〔实验 4—2〕按下图所示装置完成电解 CuCl2溶液实验，并填写下表。
实验装置
实验现象
实验结论
电流表指针发生偏转
说明电解质溶液导电，形
成闭合回路
与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一
层红色物质
析出金属铜
与直流电源正极相连的石墨棒上有刺激性气味
的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
产生了氯气
电极名称
电化学中规定：
（1）阴极：与直流电源 负 极相连的电极；
（2）阳极：与直流电源 正 极相连的电极。
1．实验原理分析：
（1）通电前
①电解质的电离
氯化铜的电离：CuCl2 ===Cu2＋＋2Cl－；
水的电离：H2O===H＋＋OH－。
②故溶液中存在的离子有 Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前离子在溶液中作自由运动。
（2）通电时
①在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即 Cl－、OH－趋向阳极，Cu2＋、H＋趋向阴极。
②离子的放电
阳极电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑ ( 氧化 反应)；
阴极电极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu ( 还原 反应)。
故总反应：CuCl2=====
电解 Cu＋Cl2↑。
【深度思考】在氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有放电？
电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性
强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而 Cl－比OH－更容易失电子。
2．电解和电解池
（1）电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
（2）电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。
【思考与讨论】请结合教材上图 4-10Ⅱ绘制反映电解池工作原理的示意图。示意图要求包括以下内容：
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（1）注明电解池的组成。
（2）标明氧化反应和还原反应发生的区域。
（3）标明电子的运动方向和阴离子、阳离子的迁移方向。
（4）总结归纳电解池的构成条件
【方法导引】电化学过程的系统思想与方法
（1）由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。
（2）作为事物的一种普遍存在形式，系统无处不在。
（3）基于系统思想的研究方法：注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。
例如，在比较原电池和电解池的异同时，可以认识到，作为一个系统:
①相同之处：
ⅰ．原电池和电解池的装置构成是基本相同的：
ⅱ．工作时，都涉及电极上发生的氧化还原反应及电解质溶液中阴、阳离子的定向迁移;
②不同之处：
ⅰ．原电池是系统发生化学反应对环境做电功；
ⅱ．电解池则是环境对系统做电功并使其发生化学反应。
【理解应用】如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
【答案】 ③⑥
〔解析〕根据电解池的构成条件判断：①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质；⑦
中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。
【方法技巧】电极反应式的书写步骤
（1）分析离子种类：找全离子并分阴、阳两组(包括水溶液中的 H＋和OH－)。
（2）排出阴、阳两极的放电顺序
①阳极
活性电极：金属做阳极(Pt、Au除外)，金属电极放电（失电子）；
惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电：
放电顺序：
↓
S2－
↓
>I－
↓
>Br－
↓
>Cl－
↓
>OH－
↓
>含氧酸根离子
↓
>F－
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电极产物： S I2 Br2 Cl2 O2 在水溶液中不放电
②阴极：放电顺序与电极材料无关，氧化性强的离子先放电（得电子）：
放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋
(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋
(水) ＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。
电极产物：Ag
↓
Fe2＋
↓
Cu
↓
H2
↓
Fe
↓
H2
↓
在水溶液中不放电
↓
（3）写出两极电极反应式
（4）写出电解总反应式：调平两极转移电子数目后，将两极反应式相加即可得总反应方程式。
〔理解应用〕以惰性电极“电解 KCl 溶液”为例
第一步：写出溶液中存在的离子
K+ H+ Cl- OH-
第二步：比较放电顺序
Cl-优先放电，在阳极生成 Cl2。
H+优先放电，在阴极生成 H2。
第三步：写出电极反应
2Cl－－2e－=Cl2↑
2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
第四步：写出电解方程式
2KCl＋2H2O=====
电解 Cl2↑＋H2↑＋2KOH
【拓展延伸】用惰性电极电解下列电解质溶液，完成表格各项。
（1）电解 H2O型
电解质
H2SO4
NaOH
Na2SO4
阳极反应式
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反应式
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
电解方程式
2H2O=====
电解 2H2↑＋O2↑
pH 变化
减小
增大
不变
复原加入物质
加入 H2O
（2）电解电解质型
电解质
HCl
CuCl2
阳极反应式
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极反应式
2H＋＋2e－===H2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
电解方程式
2HCl=====
电解 H2↑＋Cl2↑
CuCl2=====
电解 Cu＋Cl2↑
pH 变化
增大
复原加入物质
加入 HCl
加入 CuCl2
（3）电解质和水都发生电解型
电解质
NaCl
CuSO4
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