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发现之旅

我们知道，在原电池反应中，是化学能转化为电能。我们生活中经常用到的干电池、蓄电池等都属于原电池，它们将化学能转变为电能，所以才有了供我们使用的电。

那么反过来，电能能不能转化为化学能呢？答案是肯定的。在我们以前学习过的电解水，就是利用电能使水分解为氢气和氧气。这个分解过程实际上也就是电能转化为化学能的过程。
在今天的学习中，我们主要研究的就是如何将电能转化为化学能。

深入思考

我们知道电解质在一定条件下也能像金属一样导电，只是导电的原因不同，金属导电是由于金属内部的自由电子发生了定向移动。而电解质溶液的导电则是由于电离出了能自由移动的离子，所以能导电。这些离子也和自由电子一样能定向移动吗？我们来看一个实验：
在一个U型管中加入氯化铜溶液，插入两根石墨电极，接上直流电源，电源正极与阳极相连，负极与阴极相连。观察U型管中发生的现象。

电解氯化铜溶液

从实验中可以看到在阳极石墨棒上有气泡放出，在阴极石墨棒上覆盖了一层红色的物质。
将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，观察试纸颜色的变化。

可以明显看到湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色，说明阳极产生的是氯气。
氯化铜在水溶液中能电离生成Cu²⁺和Cl^-，通电前Cu²⁺和Cl^-在溶液中自由的移动着，通电后，在电场的作用下，Cu²⁺和Cl^-开始作定向移动，且Cu²⁺向阴极移动，获得电子被还原成铜；Cl^-向阳极移动，失去电子被氧化成氯原子，氯原子再结合生成氯气。两个电极上的反应为：

阳极：2Cl^-- 2e^-=== Cl₂

阴极：Cu²⁺ + 2e^- ==== Cu

所以电解氯化铜溶液的化学反应方程式为阴阳两极上的反应的总和，即：

这种使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种电解装置就是把电能转化成化学能的装置。
在氯化铜溶液中还存在着水的电离平衡：

所以在通电时，向阴极移动的离子有Cu²⁺和H⁺，因为Cu²⁺比H⁺更容易得到电子，所以Cu²⁺在阴极得到电子生成金属铜；同样在通电时，向阳极移动的离子有Cl^-和OH ^-，因为Cl^-比OH ^-容易失去电子，所以Cl^-在阳极失去电子，生成Cl₂。

学有所用

1、电解池电极的判断：
根据与电源相连情况：与正极相连——阳极，与负极相连——阴极；根据电子流动方向：电子由电源负极流向阴极，由阳极流回电源正极；根据电流方向：电流方向与电子流动方向相反；根据离子运动方向：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。根据电池中的反应：阳极——失去电子，发生氧化反应；阴极——得到电子，发生还原反应。

2、如何判断电解时的电解产物？
    阴极：阴极本身不会参与电极反应，而是电解质溶液中的离子参与电极反应。
    (1) 金属活动性顺序表中排在Al后面的金属的离子在水溶液中总是首先获得电子，Mⁿ⁺ ＋ ne^- ==== M 。
    (2) 金属活动性顺序表中排在 Al 前面的金属 (包括 Al) 的金属离子，在水溶液中不放电，放电的是 H⁺ 离子： 2H⁺ ＋ 2e^- ==== H₂↑
    可见，一些强的金属如Na ，Mg ，Al 等不可能通过电解其盐的水溶液得到。通常采用熔盐电解。
    阳极：
    (1) 除Pt，Au 以外，其它可溶性阳极首先失去电子，所以判断电解产物时，要注意电极材料。
    (2) 当惰性电极上含有如S^2- ，I^- ，Br^-，Cl^- 等简单离子时，是这些离子失去电子，而OH^- 不失电子，如： 2Cl^- ==== Cl₂+ 2e^-
    当不含有简单离子，而含有复杂离子时，复杂离子一般不被氧化，而是OH^- 放电： 4OH^-==== 2H₂O+O₂ ↑+4e ^-
    (但在电解 K₂MnO₄ 碱性溶液时，在阳极上MnO₄^2-失电子，生成KMnO₄)

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1. 下图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味的气体放出。符合这一情况的是（   ）

a极板 b极板　X电极　　　Z溶液
    A． Zn 　　C 　　　负极　　　CuSO₄
    B． C 　　 C 　　　负极　　　NaOH
    C． Ag 　　Fe 　　正极　　　AgNO₃
    D． Cu 　　C 　　　负极　　　CuCl₂

2. 在25 ℃时将两个铜电极插入一定质量的Na₂SO₄饱和溶液中进行电解。通电一段时间后，阴极上逸出a mol气体，同时有w g Na₂SO₄ ·10H₂O晶体析出。若温度不变，剩余溶液中溶质的质量分数为（）

3. 用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH值下降的是（）
A．CuSO₄ B．AgNO₃ C．BaCl₂ D．H₂SO₄

4. 以铂为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是（）
A．1∶8 B．8∶1 C．1∶4 D．4∶1

5. 用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液．电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是（）
A．AgNO₃ B．H₂SO₄ C．NaOH D．NaCl

6. 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（   ）
        A．1∶2∶3         B．3∶2∶1
        C．6∶3∶1         D．6∶3∶2

7. 从六种离子中选出适当的离子组成电解质，按下列要求进行电解：
（1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则可选用的电解质溶液是_________。
（2）以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则可选用的电解质溶液是_________。
（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则可选用的电解质溶液是_________。