人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应与电能第二节第1课时电解原理课件

(共59张PPT)
[学习目标]
1.了解电解、电解池的概念，认识电解是电能转化为化学能的一种重要形式。
2.知道电解过程中离子的放电顺序，并能用电极反应和总反应进行表征。
3.形成系统分析电解池的思维模型，能初步设计简单的电解池。
1.实验探究：电解CuCl2溶液
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
原理分析：
(1)通电前，CuCl2溶液中存在的离子有_____________________。
(2)通电后，Cl－向___极移动，写出阳极的电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，发生反应的类型为___________ (填“氧化反应”或“还原反应”)。
(3)通电后，Cu2+向___极移动，写出阴极的电极反应式：_______________，发生反应的类型为___________ (填“氧化反应”或“还原反应”)。
石墨电极b上逐渐覆盖了一层________ ____________
石墨电极a上有_____________的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸______ ___________
红色物质
析出金属铜
刺激性气味
变蓝
产生了氯气
Cu2+、H＋、Cl－、OH－
阳
氧化反应
阴
Cu2+＋2e－===Cu
还原反应
2.电解和电解池
(1)电解：使电流通过________________________而在阳极、阴极引起________反应的过程。
(2)电解池(也称电解槽)：将_____转化为_______的装置。
(3)电解池的构成条件。
电解质溶液(或熔融电解质)
氧化还原
电能
化学能
电极
直流电源
闭合回路
(4)电解池的工作原理
接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)：
①离子流向：阳离子移向电解池的_____；阴离子移向电解池的_____。
②电子流向：从电源的_____流向电解池的_____，从电解池的____流向电源的____。
阴极
阳极
负极
阴极
阳极
正极
[自我思考]
在氯化铜溶液中H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
提示　Cu2+比H＋更易得到电子，故H＋没有得到电子；Cl－比OH－更容易失去电子，故OH－没有失去电子。
[正误判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)。
×
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极( )
(2)在电解池的阳极上发生氧化反应( )
(3)电子从电解池的阴极通过电解质溶液流入电解池的阳极( )
(4)某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现( )
(5)电解CuCl2溶液，阴极逸出的气体能够使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝( )
√
×
√
×
1.下列有关电解的说法错误的是(　　)
A.与电源正极相连的是阳极
B.与电源负极相连的是阴极
C.在阴极上发生氧化反应
D.阴离子向阳极方向移动
C
解析　与电源正极相连的是电解池的阳极，发生氧化反应，故A正确；与电源负极相连的是电解池的阴极，发生还原反应，故B正确，C错误；电解池中，电解质溶液中阴离子向阳极移动，故D正确。
2.如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。下列有关判断正确的是(　　)
A.a为负极、b为正极
B.a为阳极、b为阴极
C.电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子的浓度不变
C
解析　电流从电源的正极流出，因此a为电源的正极，b为电源的负极，c为电解池的阳极，d为电解池的阴极；电解CuCl2溶液的电极反应为阳极(c电极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)：Cu2+＋2e－===Cu。
3.如图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
解析　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，不能导电，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。
③⑥
1.电解时电极产物的判断
2.酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极)
(1)电解水型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH变化 ______ ______ ______
复原加入物质 ______
减小
增大
不变
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 _______________ _______________
pH变化 ______ —
复原加(通)入物质 ______ _________
2H＋＋2e－===H2↑
Cu2+＋2e－===Cu
增大
HCl(g)
CuCl2(s)
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式 ___________________ ________________________
阴极反应式 ________________________ _________________
pH变化 _____ _____
复原加(通)入物质 _____ ____________________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cu2+＋4e－===2Cu
增大
减小
HCl(g)
CuO(s)或CuCO3(s)
3.电解池中的守恒规律
同一电路中转移的电子数是相等的，利用电子守恒使各电极得失电子数均相等，在各极反应式中建立联系。
[自我思考]
提示　惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴阳离子在电极的放电顺序判断。
(1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即Na2SO4。
(2)实质为放氧气生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即CuSO4。
(3)实质为放氢气生碱型(或电解盐酸，此处无H＋不合理)，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即NaCl。
[正误判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)。
√
×
√
√
√
1.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是(　　)
A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2
C.H2和O2 D.Cu和O2
B
2.(2025·甘肃武威高二期中)用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种纯净物(括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　)
A.KCl(HCl) B.AgNO3(HNO3) C.H2SO4(H2O) D.CuSO4(CuO)
B
解析　电解KCl溶液，氢离子和氯离子放电，则应加入HCl恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，A不符合题意；电解AgNO3溶液，银离子和氢氧根离子放电，应加入氧化银恢复原样，此时加入括号内物质，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B符合题意；电解硫酸溶液，氢离子和氢氧根离子放电，则加入水能恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C不符合题意；电解CuSO4溶液，铜离子和氢氧根离子放电，则一段时间内应加入氧化铜能恢复原样，此时加入括号内物质，能使溶液恢复到原来的成分和浓度，D不符合题意。
C
3.(2025·吉林白城高二期末)用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2 溶液，下列说法中不正确的是(　　)
A.阴极发生的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu
B.阳极发生的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C.恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2可恢复到原浓度
D.若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2 为 0.05 mol
1.(2025·宁夏吴忠高二月考)下列关于电解池的说法错误的是(　　)
A.电解池是一种将电能转化成化学能的装置
B.非自发的氧化还原反应可通过电解实现
C.电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应
D.电解池放电时，电极本身不会参加电极反应
D
解析　电解池中阳极若为活泼金属，在反应中失去电子而被氧化，D错误。
B
A.Y电极为阳极
B.能导电的装置中，Y电极产物不相同
C.NaCl是电解质，三种状态下都能导电
D.图b说明通电后发生了电离
B
解析　氯离子半径大于钠离子，则图中黑球代表的离子是Cl－，图b中阴离子向X极移动，失电子生成氯气，则X为阳极，接电源正极，Y电极为阴极，与电源负极相连，故A错误；bc中存在自由移动的离子，为能导电的装置，Y是阴极，图b中是Na＋得电子生成Na单质，图c中是水电离的H＋得电子生成H2，产物不同，故B正确；NaCl是电解质，NaCl在晶体状态时离子不能自由移动，不导电，即图a不导电，故C错误；图b说明通电后，电离出的离子发生了定向移动，电解质的电离不需要通电，只需要熔融状态或溶于水，故D错误。
4.下列关于如图电解池工作时的相关叙述正确的是(　　)
C
5.如图所示X是直流电源。Y池中c、d为石墨棒，Z池中e、f是质量相同的铜棒。接通电路后，发现d极附近溶液显红色。
(1)①b为电源的___极(填“正”“负”“阴”或“阳”，下同)；
②Z池中e为____极；
③连接Y、Z池线路，电子流动的方向是d____e(填“→”或“←”)。
(2)①写出c极的电极反应式：__________________；
②写出Y池中总反应的化学方程式：______________________________________；
③写出e极的电极反应式：_______________。
负
阳
←
2Cl－－2e－===Cl2↑
Cu－2e－===Cu2+
1.下列用惰性电极电解不同物质的电极反应式书写错误的是(　　)
A.电解饱和食盐水　阴极：Na＋＋e－===Na
B.电解Na2SO4溶液　阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
C.电解熔融NaCl　阴极：Na＋＋e－===Na
D.电解NaOH溶液　阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
A
1
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12
解析　电解饱和食盐水时，阴极上应是H2O放电生成H2和OH－，故A错误。
　
2.将一直流电源的正、负极(电极材料为Pt)，用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾淀粉溶液和紫色石蕊溶液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是(　　)
D
1
2
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选项 A B C D
阳极 蓝 白 红 蓝
阴极 白 蓝 蓝 蓝
解析　阳极上I－优先放电生成I2，使淀粉溶液变蓝，阴极上H2O电离出的H＋放电后，使溶液中的c(H＋)3.(2025·牡丹江高二月考)用铂作为电极电解某种溶液，通电一段时间后，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56 L气体，在阴极得到1.12 L气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知该溶液可能是(　　)
A.稀盐酸 B.KNO3溶液
C.CuSO4溶液 D.稀硫酸
D
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解析　阳极与阴极产生的气体体积之比为1∶2，相当于电解水；pH变小，说明电解的是含氧酸。
4.某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是(　　)
B
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5.如图用石墨作为电极的电解池中，放入500 mL某足量蓝色溶液进行电解，观察到A电极表面有红色固体生成，B电极有无色气体生成；通电一段时间后，取出A电极，洗涤、干燥、称量，A电极增重1.6 g。下列说法错误的是(　　)
A.图中B电极与电源正极相连
B.该蓝色溶液可能是CuSO4或CuCl2溶液
C.电解后溶液的酸性增强
D.要使电解后溶液完全恢复到电解前的状态，则可加入2 g CuO
B
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6.现用铂电极电解1 L浓度均为0.1 mol·L-1的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图所示，下列说法正确的是(　　)
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C
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7.(2025·南阳高二检测)用惰性电极电解下列各组中的三种溶液，电解过程中，溶液的pH变化依次为减小、不变、增大的是(不考虑气体的溶解)(　　)
A.HCl、HNO3、K2SO4
B.AgNO3、CuCl2、Cu(NO3)2
C.CaCl2、KOH、NaNO3
D.CuSO4、Na2SO4、KCl
D
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解析　电解HCl溶液生成氯气和氢气，溶液的pH增大；电解HNO3溶液生成氢气和氧气，溶液的pH减小；电解K2SO4溶液生成氢气和氧气，溶液的pH不变，故A错误；电解AgNO3溶液生成硝酸、银和氧气，溶液的pH减小；氯化铜溶液呈酸性，电解CuCl2溶液生成铜和氯气，CuCl2溶液的浓度减小，铜离子水解产生的氢离子浓度减小，溶液的pH增大；电解Cu(NO3)2溶液生成铜、硝酸和氧气，溶液的pH减小，故B错误；电解CaCl2溶液生成氢氧化钙、氯气和氢气，溶液的pH增大；电解KOH溶液生成氢气和氧气，溶液的pH增大；电解NaNO3溶液生成氢气和氧气，溶液的pH不变，故C错误；电解CuSO4溶液生成铜、氧气和硫酸，溶液的pH减小；电解Na2SO4溶液生成氢气和氧气，溶液的pH不变；电解KCl溶液生成氢气、氯气和氢氧化钾，溶液的pH增大，故D正确。　
8.(2025·山东烟台高二期末)如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c、d均为铂电极，在电解过程中b电极上有气体逸出，d电极质量增大。符合上述实验结果的一项是
(　　)
1
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D
选项 X Y
A AgNO3 Na2CO3
B Cu(NO3)2 Pb(NO3)2
C FeSO4 Al2(SO4)3
D MgSO4 CuSO4
1
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解析　首先根据电源正、负极可知，a、c为阳极，b、d为阴极，然后根据惰性电极电解时离子的放电顺序，阳离子的放电顺序(阴极)：Ag＋>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H＋(酸电离)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H＋(水电离)>Al3+>Mg2+>Na＋>Ca2+>K＋，阴离子的放电顺序(阳极)：S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子，即可判断。X为 AgNO3、Y为Na2CO3时，根据离子的放电顺序可知，b电极上Ag＋放电生成固体银，d电极上H2O放电生成H2和OH－，A错误；X为Cu(NO3)2、Y为 Pb(NO3)2时，根据离子的放电顺序可知，b电极上Cu2+放电生成固体铜，d电极上Pb2+放电生成固体铅，B错误；X为 FeSO4、Y为Al2(SO4)3时，根据离子的放电顺序可知，b电极上Fe2+放电生成固体铁，d电极上H2O放电生成H2和OH－，C错误；X为MgSO4、Y为CuSO4时，根据离子的放电顺序可知，b电极上H2O放电生成H2和OH－，d电极上Cu2+放电生成固体铜，电极质量增大，D正确。
9.用如图所示的装置进行电解，A中盛有NaCl溶液，B中盛有饱和Na2SO4溶液，通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色。回答下列问题：
(1)电源的F端为____ (填“正”或“负”)极。
(2)A中发生反应的总化学方程式为_____________________
_______。
(3)B中石墨电极上的电极反应式为________________________；
Cu电极观察到的现象是____________；一段时间后，B中溶液pH_______(填“升高”“降低”或“不变”)。
(4)去掉该装置中的电源，改用导线连接，为使湿润的淀粉KI试纸的D端变为蓝色，可将___ (填“A”或“B”)中的溶液换成________(填“稀硫酸”或“浓硝酸”)。
1
2
3
4
5
6
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11
12
负
＋H2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
有气泡产生
不变
A
稀硫酸
1
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变。(4)若将电源去掉，则可通过向A中加入酸使其形成原电池，若加入稀硫酸，则发生反应Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，Fe作负极，Pt作正极，则试纸D端为电解池的阳极，发生反应2I－－2e－===I2，出现变蓝现象，符合题意；若选浓硝酸，则Fe在浓硝酸中钝化后，Pt与浓硝酸不反应，故不能形成原电池，综上所述，此处填稀硫酸。　
10.(2025·辽宁本溪高二期末)用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液，电解一段时间后，再加入W，可以使溶液恢复到电解前的状态的是(　　)
A
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12
选项 X Y Z W
A C Fe NaCl HCl(g)
B Pt Cu CuSO4(s) CuSO4(s)
C C C H2SO4 H2SO4(aq)
D Ag Fe AgNO3 AgNO3(s)
1
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12
解析　阳极为C，溶液中氯离子失去电子生成氯气，阴极为Fe，溶液中水得到电子生成氢气和氢氧根离子，所以电解一段时间后损失的是HCl，通入HCl(g)可恢复到电解前的状态，A正确；阳极为Pt，溶液中水失去电子生成氧气和氢离子，阴极为Cu，溶液中Cu2+得到电子生成铜单质，所以电解一段时间后损失的是CuO，加入CuSO4(s)不可恢复到电解前的状态，B错误；阳极为C，溶液中水失去电子生成氧气和氢离子，阴极为C，溶液中H＋得到电子生成氢气，所以电解一段时间后损失的是H2O，加入H2SO4(aq)不可恢复到电解前的状态，C错误；阳极为Ag，Ag失去电子生成银离子，阴极为Fe，溶液中银离子得到电子生成银，所以电解一段时间后AgNO3溶液浓度不变，不需加入AgNO3(s)，D错误。
11.如图甲所示的电解池中，Pt电极位于含 0.05 mol·L-1 Cu(NO3)2和AgNO3的电解液中；图乙是该电解过程中转移电子数与阴极质量的变化关系图。下列说法错误的是(　　)
A.过程Ⅰ，在阴极上析出金属银
B.过程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，溶液的pH均减小
C.过程Ⅱ，阳极上有氧气放出
D.过程Ⅱ析出固体的质量是过程Ⅰ析出固体的质量的2倍
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
12
D
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2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12.强电解质A、B、C在水中电离出的离子如下表所示：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A溶液、B溶液、C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加。常温下，各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。据此回答下列问题：
1
2
3
4
5
6
7
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10
11
12
(1)M为电源的___ (填“正”或“负”)极，b电极上发生的电极反应为____________
________________。
(2)写出乙烧杯中电解的总化学方程式：____________________________________。
(3)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？
______________________________________________________。
(4)若经过这一段时间后，要使丙恢复到原来的状态，需要进行的操作是_______________________。　
负
4OH－－4e－
===2H2O＋O2↑
能，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，变为电解水的反应
向丙烧杯中加入一定量水
1
2
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12