1.2.3化学能与电能的转化（电解池的工作原理）(分层练习)-2023-2024学年高二化学同步精品课堂（苏教版2019选择性必修第一册）（含答案）

1.2.3 化学能与电能的转化 （电解池的工作原理） 基础知识清单 1．电解和电解池的工作原理 (1)电解：在直流电的作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 (2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。 (3)电解池的构成条件 ①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。 (4)电解原理 ①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。 ②电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。 ③电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。 ④电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化， 而金属的导电是利用其物理性质。 ⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。 2．电解熔融态氯化钠 电解熔融态氯化钠原理图 (1)实验现象。 通电后，在阳极周围有气泡产生，在阴极上生成银白色金属。 (2)实验分析。 ①熔融氯化钠中存在的微粒：Na＋、Cl－。 ②通电后离子和电子的移动方向 离子：阳离子 Na＋(填离子符号)移向阴极；阴离子 Cl－(填离子符号)移向阳极。 电子：从电源负极流向阴极，从阳极流向电源的正极。 ③电极上发生的变化 阴极：2Na＋＋2e－===2Na(还原反应)。 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。 (3)实验结论。 熔融的氯化钠在电流作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。 通电 通电 应用：工业上活泼金属的制备通常用电解法。如 NaCl(熔融) ―― →Na，MgCl2(熔融) ―― →Mg，Al2O3(熔 通电 融) ―― →Al。 3．电解 CuCl2溶液 电解质溶液中有 Cl－、Cu2＋、H＋、OH－。 其中 Cu2＋、H＋移向阴极，阴极电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－移向阳极，阳极电极反应：2Cl －－2e－===Cl2↑。 通电 电解反应：CuCl2 ===== Cu＋Cl2↑。 4．电解池阴、阳极的判断方法 5.电解池电极反应式、电池总反应式的书写 书写步骤 具体操作 判断两极 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连 活性电极：电极材料本身失电子 判断反应微粒 溶液中的较易得电子的阳离子反应 惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应 书写电极反应 活性电极：M－ne－===Mn＋ Mn＋＋ne－===M 式 惰性电极：mRn－－mne－===Rm 书写 根据得失电子数相等，将阴阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的 H＋ 电解总 或 OH－参与电极反应，写总反应式时要写成 H2O 方程式 6.惰性电极电解电解质溶液的规律 电解时电极产物的判断 惰性电极为铂、金、石墨电极，活性电极(除铂、金、石墨电极之外的电极)在阳极时优先放电。 电解对 电解质溶 电解质 类型 电极反应特点 实例 pH 象 液浓度 溶液复原 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(或 2H2O＋ NaOH 溶液 水 增大 增大 加水 电解水 2e－===2OH－＋H2↑) H2SO4溶液 水 增大 减小 加水 型 阳 极 ： 4OH － － 4e － ===2H2O ＋ Na2SO4溶 水 增大 不变 加水 O2↑(或 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑) 液 电解电 电解质电离出的阴、阳离子分别在 HCl 溶液 电解质 减小 增大 通氯化氢 解质型 两极放电 CuCl2溶液 电解质 减小 — 加氯化铜 放 2 阴极：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ 电解质 生成新电 NaCl 溶液 增大 通氯化氢 生碱 阳极：电解质阴离子放电 和水 解质 型 放 O2 阴极：电解质阳离子放电 电解质 生成新电 加氧化铜或 生酸 CuSO4溶液 减小 阳极：H2O 放 O2生酸 和水 解质 碳酸铜 型 总结如图： (1)若阴极为 H＋放电，则阴极区 c(OH－)增大；若阳极为 OH－放电，则阳极区 c(H＋)增大；若阴极为 H＋放 电，同时阳极为 OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。 (2)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少 ... ...