第1课时 电解原理第四章第二节\n电解原理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叫做电解。电解属于化学变化。2.电解池。电解池是把电能直接转化为化学能的装置。如图是电解CuCl2溶液的装置,回答问题:(1)电解池的组成:①有外加电源;②有两个电极,并插入电解质溶液中;③用导线连接形成闭合回路。(2)电极名称:与直流电源负极相连的是阴极,与直流电源正极相连的是阳极。\n(3)电极反应式(用石墨作电极)。(4)装置中电子和离子的移动方向。①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流出后流向电源的正极。②离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。【自主思考】怎样检验用石墨电极电解CuCl2溶液时的阳极产物?提示:用湿润的碘化钾淀粉试纸检验,若试纸变成蓝色,则阳极产物为Cl2。\n【效果自测】判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。()(2)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。()(3)电解池中,电子从外接电源负极流向电解池阳极。()(4)用石墨电极电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。()(5)给稀醋酸通电,在电流的作用下CH3COOH可以发生电离。()(6)电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生。()(7)用石墨电极电解稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大。()(8)电解过程,外接电源的电能会100%转化为化学能。()√√×××√××\n探究任务电解池中电解产物的判断【问题引领】外接电源提供的电能,借助电解池将还原剂的电子转移给氧化剂。与原电池不同,电解池中发生的氧化还原反应可以是不自发的,通过外接电源提供的电能迫使反应发生。1.用石墨电极电解氯化铜溶液时,溶液中的阴离子OH-和Cl-都趋向阳极,为什么阳极产物是Cl2而不是O2?提示:因为放电能力Cl->OH-,Cl-放电生成Cl2,而OH-不放电。2.用铜作电极电解氯化铜溶液,阳极产物是否还是Cl2?提示:不是。阳极铜放电,生成Cu2+:Cu-2e-══Cu2+。3.怎样实现反应Cu+H2SO4══CuSO4+H2↑?提示:用铜作电极,用稀硫酸作电解液,通过电解池实现。\n【归纳提升】电解池中的电解产物,与溶液中的离子的放电顺序有关,阳极产物还与电极材料有关。1.阳极产物(1)若阳极为活性金属电极,则金属失电子溶解,一般生成相应金属阳离子(Fe生成Fe2+而不是生成Fe3+),此时溶液中的离子不放电。(2)若阳极为惰性电极(Pt、C等),则溶液中的离子放电,放电的一般顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-,即在水溶液中含氧酸根离子和F-不放电,阳极产物一般为对应非金属单质。\n2.阴极产物阴极产物与电极材料无关,直接根据阳离子放电顺序进行判断。一般放电顺序是Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。阳离子放电后的产物一般是相应单质,但是在水溶液中Fe3+放电后的产物一般是Fe2+。离子的放电顺序也不是绝对的,放电情况与离子性质、溶液浓度、电流和电极材料等有关。(1)K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+在水溶液中不放电,要使这些离子放电,需电解熔融电解质,如熔融NaCl、熔融MgCl2、熔融Al2O3等。(2)在水溶液中,当H+浓度较小时,放电能力Zn2+>H+;当H+浓度较大时,放电能力H+>Zn2+。\n思考含等物质的量的CuSO4和MgCl2的混合溶液,用惰性电极进行电解,试分析两个电极可能的产物。提示:混合溶液中,含有的阳离子放电顺序为Cu2+>H+>Mg2+,阴离子放电顺序为Cl->OH->,等物质的量的CuSO4和MgCl2相当于等物质的量的CuCl2和MgSO4,电解第一阶段:阴极上Cu2+放电得产物Cu,阳极上Cl-放电得Cl2;第二阶段:相当于电解水,阴极上H+放电得产物H2,阳极上OH-放电得产物O2。\n【典型例题】【例题】由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某化学社团用下图所示装置探究白色纯净的Fe(OH)2沉淀的制取,两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为,电解液d可以是(填序号)。①纯水②NaOH溶液③NaCl溶液④CuCl2溶液(2)c为植物油,其作用是,在加入植物油之前,对d溶液所采取的简单处理方法及目的是。若用其他试剂来代替植物油,试剂应具备的物理性质为。\n(3)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是。A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两电极间的距离D.适当降低电解液的浓度(4)若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显的现象为。答案:(1)Fe②③(2)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被空气氧化成Fe(OH)3加热煮沸d,除去其中溶解的O2试剂不溶于水、密度比d的密度小(3)BC(4)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色\n解析:(1)要得到Fe(OH)2沉淀,必须产生Fe2+,所以Fe作阳极。纯水导电性极差;使用CuCl2溶液,则阴极Cu2+放电,不能产生较大OH-,不会生成Fe(OH)2沉淀。可选用NaOH溶液或NaCl溶液。(2)植物油可有效隔绝空气,生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,不被氧化。处理d溶液,目的是除去其中溶解的O2,可加热煮沸。代替植物油的试剂应具有与植物油相似的物理性质,如不溶于水,密度比d的密度小等。(3)要在较短时间内看到白色沉淀,应增大电解液中Fe2+和OH-的浓度,可通过增大电压提高电解速率实现;不能用稀硫酸,因为它能溶解Fe(OH)2沉淀;缩小两极板间的距离,可缩短离子扩散时间,即缩短Fe2+与OH-生成Fe(OH)2沉淀时间。(4)当电解一段时间后将电源反接,则铁作阴极,石墨作阳极,溶液中的H+和OH-放电,相当于电解水:2H2O2H2↑+O2↑,阳极生成的O2将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。\n【变式训练】如图,甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸,A、B两铜片通过导线连接电源两极,在铜片间的滤纸上滴一滴KMnO4溶液,通电一段时间后,发现A、B间的紫红色圆点向A极移动了一段距离。(1)则与A相连的是电源的极,可发现滤纸的B极边沿附近有色出现。(2)写出B电极的电极反应式:。(3)写出电解NaCl溶液的总反应的化学方程式:。\n答案:(1)正 蓝(2)2H2O+2e-══2OH-+H2↑(3)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑解析:当通电一段时间后,A、B间的紫红色圆点向A极移动了,紫红色的向A极移动,在电解池中阴离子向阳极移动,所以A为电解池的阳极,则与A相连的是电源的正极,B为阴极。在阴极,溶液中的H+放电,在阴极区OH-浓度增大,石蕊变为蓝色。中性溶液,H+由水提供,阴极电极反应式为2H2O+2e-══2OH-+H2↑,电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。\n方法技巧解答本题突破口是根据紫红色的的移动方向判断出电解池的阴、阳极,进而判断出电源的正、负极,然后综合分析,解决其他问题。因此需牢记,在电解池中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。另外,书写电极反应式不写条件,书写电解总反应式时一定要注明条件电解。\n课堂小结\n
