文档内容
4.2.1 电解原理（学案）
1．了解电解池的工作原理，能写出电极反应的方程式。
2．了解常见电解池及其工作原理。
1．电解池电极反应的方程式的书写。
电解水产生氢气和氧气时为了增强谁的导电性，向水中加入__________、___________。
知识点一、电解CuCl 溶液的实验探究
2
1．实验操作
如图所示，在U形管中注入CuCl 溶液，插入两根石墨棒电极，把湿润的KI淀粉试纸放在与直流电
2
源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源。
2．实验现象
阴极石墨棒上逐渐覆盖一层红色物质，阳极石墨棒上有气泡逸出，并可闻到刺激性的气味，同时看
到湿润的KI淀粉试纸变蓝色。
3．原理分析
CuCl 是强电解质且易溶于水，HO是弱电解质，微弱电离生成 H＋和OH－，因此溶液中存在Cu2
2 2
＋、H＋、Cl－和OH－等4种离子。通电前，离子做自由移动；通电后，Cl－和OH－向阳极移动，Cu2
＋和H＋向阴极移动。在阳极，OH－、Cl－均可能被氧化，由于Cl－的放电能力比OH－强，Cl－优先于
OH－在阳极上发生反应；在阴极，Cu2＋和H＋都可能被还原，但Cu2＋的放电能力比H＋强，Cu2＋优
先于H＋在阴极上发生反应。电极反应为
阳极：2Cl－－2e－===Cl↑(氧化反应)；
2
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)。
电解反应：CuCl =====Cu＋Cl↑。
2 2
4．实验结论在直流电的作用下，电能转化为化学能，CuCl 被电解为Cu和Cl(Cu在阴极生成，Cl 在阳极生成)。
2 2 2
二、电解原理
1．电解
让直流电通过电解质溶液(或熔融的电解质)，而在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过
程叫电解。
2．电解池
(1)定义：将电能转化为化学能的装置。
(2)组成：与直流电源相连的两个固体电极；电解质溶液或熔融的电解质；形成闭合回路。
(3)阴、阳极的判断：
判断依据 阴极 阳极
1、产生气体性质
2、反应类型
3、电子流动方向
4、电解质溶液中离子流向
5、电流方向
6、反应现象
7、pH变化
8、电源正负极
规律方法
(1)根据电源正、负极、离子移动方向、发生反应的类型判断，具体如下：
(2)依据电极质量变化——如果电极质量减轻，它一定是阳极；如果质量增加，它一定是阴极。
(3)依据电极产物——如果电极上析出Cl 或O，它一定是阳极；如果电极上产生H，它一定是
2 2 2
阴极。
(4)依据溶液变化——如果电解某中性溶液(如NaCl、NaSO )时某极附近溶液能使酚酞呈红色，
2 4
则它是阴极(H＋放电，OH－浓度增大)。
4．电解时溶液中的离子有多种，判断多种离子在溶液中的电解产物及放电顺序(电极为惰性电极，
如C、Pt或Au等)
(1)思维程序：
写电极反应方程式
→
找全离子分为两组 ¿{阴离子移向阳极
→
失去电子发生氧化反应
¿¿¿
(2)阳极上阴离子的放电顺序为：_________________________。
(3)阴极上阳离子的放电顺序为：__________________________________________________。
二、酸、碱、盐的电解规律
1．用惰性电极电解酸、碱、盐溶液，填写下表：电解质及类别 电极反应式 溶液复原方法
阳极：_________________________________________
HSO 含氧酸 ____________
2 4
阴极：_________________________________________
阳极：_________________________________________
NaOH强碱 ____________
阴极：_________________________________________
NaSO 活泼金属
阳极：_________________________________________
2 4 ____________
的含氧酸盐
阴极：_________________________________________
HCl无氧酸，除
阳极：_________________________________________
____________
HF外
阴极：_________________________________________
CuCl 2 不活泼金 阳极：_________________________________________ ____________
属的无氧酸盐，
除氟化物外
阴极：_________________________________________
NaCl活泼金属的
阳极：_________________________________________
____________
无氧酸盐 阴极：_________________________________________
CuSO 不活泼金 阳极：_________________________________________
4
____________
属的含氧酸盐 阴极：_________________________________________
2、判断溶液的pH变化：
先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。
（1）如果只产生氢气而没有氧气，则pH____________；
（2）如果只产生氧气而没有氢气，则pH____________；
（3）如果既产生氢气又产生氧气
①若原溶液呈酸性则pH____________；
②若原溶液呈碱性pH____________；
③若原溶液呈中性pH____________。
3、电极区域PH变化：
（1）阴极H+放电产生H，阴极区域pH____________；
2
（2）阳极OH-放电产生O，阳极区域pH____________。
2
【练习】1．如图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是（ ）
A．铜片作正极 B．锌片的质量逐渐增加
C．电子从铜片流向锌片 D．铜片表面上没有气泡
【练习】2．下列叙述正确的是（ ）A．在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解Na SO 溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2
2 4
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子转移，则生成1mol NaOH
D．镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
【练习】3．以铅蓄电池为电源，石墨为电极电解CuSO 溶液，装置如图。若一段时间后Y电极上
4
有9.6g红色物质析出，停止电解。下列说法正确的是（ ）
A．a为铅蓄电池的负极
B．电解过程中SO 2﹣向右侧移动
4
C．电解结束时，左侧溶液质量增重约为12g
D．铅蓄电池工作时，正极电极反应式为：PbO +2e﹣+4H+═Pb2++2H O
2 2
【练习】4．医用口罩的外层喷有丙烯的聚合物聚丙烯。某科硏机构在酸性条件下，用石墨棒作电
极，将 CO 转化为丙烯（CH ＝CH﹣CH ），原理如图所示。下列有关叙述错误的是
2 2 3
（ ）
A．a为电源负极
B．左池的电极反应式：3CO +18e﹣+18H+═CH ＝CH─CH +6H O
2 2 3 2
C．H+从右侧通过质子交换膜进入左侧
D．若制取过程中转移3mol电子，则产生11.2L丙烯
【练习】5．《JournalofEnergyChemistry》报道我国科学家设计CO 熔盐捕获与转化装置如图所示。
2
下列有关说法错误的是（ ）A．b为正极
B． 中，捕获CO 时碳元素的化合价未发生变化
2
C．①d极②电极反应式为CO 2﹣+4e﹣═C+3O2﹣
3
D．由a极反应2C O 2﹣﹣4e﹣═4CO ↑+O ↑可知，每转移1mol电子生成22.4L CO
2 5 2 2 2
【练习】6．如图为CO 电甲烷化的装置图（MEC）其利用微生物催化驱动工作，该生物电催化技
2
术既有助于降低温室效应，也可处理有机废水，下列说法正确的是（ ）
A．b电极为MEC的阳极
B．若b电极转化1.5mol CO ，装置中转移的电子数是15N
2 A
C．MEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移
D．b电极的反应方程式为CO +8e﹣+6H O═CH +8OH﹣
2 2 4
1．我国科学家利用碳酸钠和碳纳米管为复合电极，以熔融的钠盐为电解质，制备出无钠预填装的
钠﹣二氧化碳电池，反应原理为4Na+3CO 2Na CO +C．下列叙述错误的是（ ）
2 2 3
A．该电池因无钠预填装，能有效降低电池的安全隐患
B．充电时电解质中Na+向电池的正极聚集
C．放电时正极反应为3CO +4e﹣+4Na+═2Na CO +C
2 2 3D．火星大气中含有95%的二氧化碳，该电池有望为火星探测提供电化学能源系统
2．利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图。下列说法正确的是
（ ）
A．电极a与电源的负极相连
B．固体电解质中质子向a极移动
C．电极b的电极反应式是CO +2e﹣+2H+═CO+H O
2 2
D．电路中每通过2mol电子时理论上可产生22.4L乙烯
3．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。如图是某电致变色器件的示意图。当
通电时，Ag+注入到无色WO 薄膜中，生成Ag WO 器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述
3 x 3
错误的是（ ）
A．b为电源的负极
B．WO 在该过程中被氧化
3
C．银电极反应为Ag﹣e﹣＝Ag+
D．Ag+由银电极向变色层迁移
4．某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K ，闭合K ，两极均有气泡产生；一段时
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间后，断开K ，闭合K ，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是（ ）
1 2A．断开K ，闭合K 时，总反应的离子方程式为：2H++2Cl﹣ Cl ↑+H ↑
2 1 2 2
B．断开K ，闭合K 时，石墨电极附近溶液pH变大
2 1
C．断开K ，闭合K 时，石墨电极上的电极反应为：Cl +2e﹣═2Cl﹣
1 2 2
D．断开K ，闭合K 时，电路中通过N 个电子时，两极共产生N mol气体
1 2 A A
5．某同学按图示装置进行实验探究，电极材料为石墨，下列说法正确的是（ ）
A．电极N为阴极，电极上有红色物质生成
B．电极M为正极，电极上有气体产生
C．一段时间后，溶液质量增加
D．该装置是将化学能转化为电能
6．摩拜单车利用车篮处的太阳能电池板向智能锁中的锂离子电池充电，电池反应原理为
LiCoO 2 +6C Li 1﹣x CoO 2 +Li x C 6 ，结构如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．放电时，正极质量增加
B．充电时，锂离子由右向左移动
C．该锂离子电池工作时，正极锂元素化合价降低
D．充电时，阳极的电极反应式为：Li 1﹣x CoO 2 +xLi++xe﹣═LiCoO 2
7．铅蓄电池是一种传统的目前使用量最大的二次电池，其放电时的总反应方程式为：
PbO +Pb+2H SO ═ 2PbSO +2H O ， 则 充 电 时 阳 极 反 应 式 为
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_________________________________．【课前复习答案】
【知识点填空答案】
还原性气体 氧化性气体
还原反应 氧化反应
电子流入极 电子流出极
阳离子移向的电极 阴离子移向的电极
电流流出极 电流流入极
电极增重 电极减轻
升高 降低
连接电源负极 连接电源正极
活泼电极＞S2－＞SO2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F-；K＋＜Ca2＋＜Na＋＜Mg2＋＜Al3＋
3
＜(H＋浓度较小时)＜Zn2＋＜Fe2＋＜Sn2＋＜Pb2＋＜(H＋浓度较大时)＜Cu2＋＜Fe3＋＜Hg2＋＜Ag＋。
阴：_2H++2e-=H ___ 加水
2
阳：__2H O-4e-=O +4H+___
2 2
阴：__2HO+2e-=H +2OH-___ 加水
2 2
阳：__4OH—-4e-=O +2H O____
2 2
阴：___2HO+2e-=H +2OH-_____ 加水
2 2
阳：___2HO-4e-=O +4H+___
2 2
阴：____2H++2e-=H ______ 通HCl气体
2
阳：___2Cl—-2e-=Cl ______
2
阴：___2Cu2++2e-=Cu____ 加CuCl2
阳：___2Cl—-2e-=Cl ______
2
阴：___2HO+2e-=H +2OH-___ 通HCl气体
2 2
阳：___2Cl—-2e-=Cl _____
2
阴：___2Cu2++2e-=Cu_____ 加CuO或
CuCO
阳：__2H O-4e-=O +4H+______ 3
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变大；变小；减小；增大；不变；变大；变小
【练习答案】ACCDDC
【检测反馈答案】BCBCAA,PbSO +2H O﹣2e﹣═PbO +SO 2﹣+4H+
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