2020版化学鲁科版选修4学案（共34份）
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第2节 电能转化为化学能——电解
第1课时 电解的原理
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2.证据推理与模型认知：建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
一、电解原理
1．电解熔融氯化钠实验
(1)实验装置
(2)实验现象：通电后，石墨片周围有气泡产生，铁片上生成银白色金属。
(3)实验分析
①通电前
熔融NaCl中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒做无规则(或自由)运动。
②通电后
离子移动方向
Na＋移向铁电极，Cl－移向石墨电极。
电极上发生的反应：
铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，发生还原反应；
石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑，发生氧化反应。
(4)实验结论
熔融的NaCl在直流电作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl2。
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两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池：在外加电源的作用下，将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的电极名称与电极反应
阴极：与电源负极相连的电极，发生还原反应；
阳极：与电源正极相连的电极，发生氧化反应。
(4)电解池的构成条件：
①具有直流电源；②两个电极(阴极、阳极)；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。
(5)电子和离子移动方向
①电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的正极。
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。
电解质溶液导电与金属导电的区别
(1)电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。
(2)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。
例1 如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( )
A．电流从负极流出，流入铁电极
B．石墨电极为正极，发生还原反应
C．Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质
D．装置中两个电极可以互换
答案 C
解析 电子从负极流出，进入铁电极，电流方向与电子流向相反，A项错误；石墨电极连接电源正极为阳极，发生氧化反应，B项错误；铁电极是阴极，Na＋在铁电极上得到电子被还原，C项正确；若两电极互换，则Fe为阳极，失电子生成Fe2＋，Cl－不能失电子，得不到Cl2，一段时间后Fe2＋在阴极得电子生成铁，D项错误。
思维启迪——电解法冶炼活泼金属
(1)电解熔融MgCl2。
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg。
(2)电解熔融Al2O3。
阳极：6O2－－12e－===3O2↑，
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al。
二、酸、碱、盐溶液的电解规律
1．电极反应规律
(1)阴极：无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……
(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：活泼金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。
2．酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
(1)电解水型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑
pH变化 减小 增大 不变
复原加入物质 加入H2O
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