高中化學(xué)電解池教案

1、精品文檔電解池編稿：?jiǎn)陶饘徃澹鹤ｖ呜?zé)編：宋杰1次節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)】悒1、知道電解池的形成條件，正確敘述電解原理；2、能正確判斷電解池的陰、陽(yáng)極；3、能正確書寫電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)方程式；4、了解氯堿工業(yè)、電鍍工業(yè)、電冶金工業(yè)的化學(xué)原理。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：理解電解原理和以電解 CuCl 2溶液為例得出惰性電極作陽(yáng)極時(shí)的電解的一般 規(guī)律學(xué)習(xí)難點(diǎn)：理解電解原理（本質(zhì)）【知識(shí)要點(diǎn)梳理】一|h知識(shí)點(diǎn)一：電解原理：（通過(guò)外接電源將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能）1、實(shí)驗(yàn)探究：也隨意編輯叨植 +i闡簿實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)一：將兩根碳棒分別插進(jìn)裝有CuCl2溶液的U型管兩端，浸入1分鐘后，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二：用導(dǎo)線連接兩根碳棒后，并接上

2、電流計(jì)，再分別插進(jìn)裝有CuCl2溶液的U型管的兩端，觀察電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)和兩極的變化。實(shí)驗(yàn)三：在裝有 CuCl2溶液的U型管兩端，插入兩根碳棒作電極，并接上電流計(jì)，接通12V的直流電源，把濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙放在與直流電源正極相連的電極附近后，觀察 U型管內(nèi)兩極、溶液顏色、試紙顏色的變化和電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析：實(shí)驗(yàn)一、二都無(wú)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)三中與電源的負(fù)極相連的碳棒上有一層 紅色的固體析出，說(shuō)明有銅生成；與電源的正極相連的碳棒上有氣泡產(chǎn)生，并有刺激性氣味，使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變成了藍(lán)色，說(shuō)明有氯氣生成；電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 說(shuō)明電解質(zhì)溶液導(dǎo)電；溶液的顏色逐漸變淺，說(shuō)明Cu 2+的濃度

3、逐漸減小。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)完畢后，把沾有濃NaOH溶液的棉花塞在 U型管兩端，吸收有害氣體。小結(jié)：通過(guò)以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：CuCl 2溶液通電時(shí)發(fā)生了化學(xué)變化，生成了Cu和C12,電流的作用是這種化學(xué)變化的直接原因和動(dòng)力。2、電解池：電解池的定義：借助于電流在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的裝置，叫電解池或電解槽。 電解池就是一種把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。電解池的電極名稱：電解池的兩極由電極與電源正、負(fù)極的連接情況直接判斷。陰極：與電源的負(fù)極相連的電極；吸引溶液中的陽(yáng)離子、得電子、還原反應(yīng)。陽(yáng)極：與電源的正極相連的電極，吸引溶液中的陰離子、失電子、氧化反應(yīng)。說(shuō)明：陽(yáng)極有惰性電極和活性電極之分，隋性

4、電極只導(dǎo)電，不參與氧化還原反應(yīng)（C、Pt、Au）;活性電極既導(dǎo)電又參與氧化還原反應(yīng)（Cu、Ag等）。電解池的組成：直流電源、電極、電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，用導(dǎo)線連接成閉合電路。電解池的工作原理：在外加直流電源的作用下，使電解質(zhì)溶液中的離子在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程，稱為電解。電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程就是電解。電子從電源的負(fù)極流向電解池的陰極，溶液中的離子分別向兩極做定向移動(dòng)，陰極吸引溶液中的陽(yáng)離子 Cu2+、H + , Cu2+在陰極上得電子還原為銅；陽(yáng)極吸引溶液中的陰離子Cl-、OH-, Cl-在陽(yáng)極上失電子氧化為氯原子，氯原子結(jié)合成氯分子，失去的電子沿導(dǎo)線流回電源正極，從而構(gòu)成閉合回路。這

5、就是電解原理。通電時(shí)，陰離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。陽(yáng)離子移向陰極，在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。通電前：CuCl 2=Cu 2+ + 2Cl-H2OH+ +OH -（電離）做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)通電后：與電源負(fù)極相連的碳棒吸引溶液中的陽(yáng)離子（ Cu2+、H+） Cu2+2e- = Cu（發(fā)生還原反應(yīng)）與電源正極相連的碳棒吸引溶液中的陰離子（Cl-、OH-） 2Cl-2e- = Cl 2T （發(fā)生氧化反應(yīng)）總反應(yīng)式:CuCl 2,Cu+Cl 23、離子的放電順序：國(guó)陰離子失去電子或陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電電解通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，在陰極區(qū)氧化性強(qiáng)的微粒 先得電子

6、，被還原。同時(shí)，電子又從電解池的陽(yáng)流出，沿導(dǎo)線流回電源的正極，即在陽(yáng)極區(qū) 還原性強(qiáng)的微粒（包括電極）先失電子被氧化。陰極：陽(yáng)離子在陰極上的放電順序（得電子）大體可參照金屬活動(dòng)性順序來(lái)推斷。位于金屬活動(dòng)性順序表后面的金屬，其對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子越易得到電子。無(wú)論活性電極還是惰性電 極都不參加反應(yīng)，參加反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。Ag + Hg 2+ Fe 3+ Cu 2+H + Pb 2+ Sn 2+ Fe 2+ Zn 2+ Al 3+ Mg 2+ Na + Ca 2+ K +位于前邊的氧化性強(qiáng)的微粒優(yōu)先得到電子。陽(yáng)極：當(dāng)電極材料（陽(yáng)極）為 Pt或C時(shí)，還原性非常弱，此條件不被氧化，稱為惰性電極。當(dāng)電極材料

7、（陽(yáng)極）為 Cu等金屬（除了 Pt和C）,還原性強(qiáng)，易失電子，易被 氧化，稱為活性電極。若陽(yáng)極是活潑或較活潑金屬時(shí)，一般是電極的金屬失去電子，而不是電解液中陰離子放電。若陽(yáng)極是惰性電極時(shí)，陰離子在陽(yáng)極上的放電順序（失e-）S2-l-Br-Cl-OH -NO 3-SO 42-（等含氧酸根離子）F - （SO32-/MnO 4-OH -）位于前邊的還原性強(qiáng)的微粒優(yōu)先失去電子。說(shuō)明：(1)活潑金屬離子 K+、Ca2+、Na +、Mg 2+、Al 3+在溶液中不會(huì)得到電子。(2)F-、SO42-、CO32-、NO 3-等在溶液中不會(huì)失去電子。(3)當(dāng)離子濃度相差較大時(shí)，放電順序要發(fā)生改變，當(dāng)Zn2+H

8、 +或Fe2+H +時(shí)，Zn2+、Fe2+先得電子而H +后得電子。(4)石墨和金屬鉗是惰性電極，不會(huì)得失電子。知識(shí)點(diǎn)二：電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水：國(guó)用一根碳棒作陽(yáng)極，一根鐵棒作陰極，電解飽和食鹽水。溶液中存在的離子有Na +、Cl-、H +、OH -。根據(jù)放電的先后順序，H+Na+Cl-OH-,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為 2Cl-2e -=Cl 2T，陰極電極反應(yīng)式為 2H +2e -=H 2 f。總反應(yīng)式為：2NaCl+2H 2O壁旦H2 Cl 2 2NaOH 。其中H2、NaOH是陰極產(chǎn)物，Cl2是陽(yáng)極產(chǎn)物。如電解前向溶液中滴加酚Mt,隨著電解反應(yīng)的進(jìn)行，溶液顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色，兩極極板上

9、都有氣體產(chǎn)生。2、銅的電解精煉：閨應(yīng)用電解原理，進(jìn)行粗銅的提純。粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，用CuSO4溶液(含銅離子的電解質(zhì)溶液)作電解液。電極反應(yīng)：陰極：Cu2+ + 2e- = Cu 陽(yáng)極：Cu-2e-=Cu2+比銅活潑的金屬雜質(zhì)一一以陽(yáng)離子形式進(jìn)入溶液中；比銅不活潑的金屬雜質(zhì)(金銀等貴重金屬)一形成陽(yáng)極泥，沉積在陽(yáng)極底部。說(shuō)明：電解精煉銅過(guò)程中 CuSO 4溶液的濃度基本不變3、電鍍銅：_J若把陰極精銅棒換成鐵棒，電解過(guò)程不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。電鍍材料的選擇：陰極一一鍍件陽(yáng)極一一鍍層金屬電鍍液一一含有鍍層金屬離子的

10、溶液電鍍過(guò)程的特點(diǎn)：犧牲陽(yáng)極；電鍍液的濃度（嚴(yán)格說(shuō)是鍍層金屬離子的濃度）保持不變；在電鍍的條件下，水電離產(chǎn)生的H +、OH-一般不放電。實(shí)例：在鐵制品上鍍銅：陽(yáng)極一一銅陰極一一鐵制品電鍍液一一CuSO4溶液陰極：Cu2+2e- = Cu 陽(yáng)極：Cu-2e- = Cu2+注意：電鍍的目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度， 但如果鍍層被破壞，會(huì)增加金屬的腐蝕速率。4、電冶金：二用來(lái)冶煉活潑的金屬（適用范圍：活潑金屬KAl ）一一 電解例：電解熔融氯化鈉：2NaCl（熔融）=2Na+Cl 2 T陽(yáng)極：2Cl-2e-=C12T 陰極：2Na+2e-=2Na電解冶煉鋁（AI2O3）: 2A1

11、2O3=4A1+3O 2 T陽(yáng)極：6O2-12e - =3O 2 f 陰極：4A13+ + 12e - =4A1A1C13,原因就是 A1C13是共價(jià)注意：工業(yè)上用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁但不能用化合物，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。規(guī)律方法指導(dǎo)也一、電解與電離的區(qū)別：電離電解條件電解質(zhì)溶于水或受熱熔化狀態(tài)電解質(zhì)電置后再通直流電過(guò)程電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極上失得電子成為原子或分子特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)聯(lián)系電解必須建立仕電離的基礎(chǔ)上二、溶液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電的區(qū)別：從做定向移動(dòng)的微粒和是否發(fā)生化學(xué)變化兩個(gè)角度比較：金屬導(dǎo)電是自由電子的定向移動(dòng)，電解質(zhì)溶

12、液導(dǎo)電是陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)；金屬導(dǎo)電是物理變化，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是非自發(fā)的化學(xué)變化；溫度越高，金屬導(dǎo)電性越弱、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性越強(qiáng)；電解質(zhì)溶液電解的過(guò)程就是電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的同時(shí)必定發(fā)生非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。三、原電池與電解池的比較及判斷原電池電解池能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能離子的遷移方向陰離子向負(fù)極遷移陽(yáng)離子向正極遷移陰離子向陽(yáng)極遷移陽(yáng)離子向陰極遷移發(fā)生氧化反應(yīng)的電極負(fù)極陽(yáng)極（連接電源正極）發(fā)生還原反應(yīng)的電極正極陰極（連接電源負(fù)極）相同點(diǎn)（從原理分析）都是氧化還原反應(yīng)池型的判斷：有外接電源是電解池，無(wú)外接電源是原電池；多池組合時(shí)，一般含活潑金屬的池為原電池，

13、其余都是在原電池帶動(dòng)下的電解池。電極的判斷：原電池看電極材料，電解池看電源的正負(fù)極連接順序。四、電解池電極反應(yīng)規(guī)律（陽(yáng)氧陰還）陰極：得電子，還原反應(yīng)。電極本身不參加反應(yīng)，一定是電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子“爭(zhēng)”得電子陽(yáng)極：失電子，氧化反應(yīng)。若為金屬（非惰性）電極，電極失電子；若為惰性電極，電解質(zhì)溶液中陰離子“爭(zhēng)”失電子五、電解規(guī)律：根據(jù)離子的放電順序，采用惰性電極電解酸堿鹽的水溶液時(shí)的規(guī)律。1、電解水型：,電解某些含氧酸、強(qiáng)堿及活潑金屬的含氧酸鹽的水溶液時(shí)，實(shí)質(zhì)是電解水。例：H2SO4、HNO 3、KOH、NaOH、Na2SO4、KNO3、Na 2CO3等物質(zhì)的水溶液。電解完后加水可使溶液恢復(fù)原樣。2H

14、2Of=2H2 0 2 T說(shuō)明：電解水時(shí)加硫酸或氫氧化鈉增強(qiáng)導(dǎo)電性，不影響水的電解。電解硫酸和氫氧化鈉時(shí)因?yàn)檠鯕馊芙舛却笥跉錃?，H2和02之比大于22、電解溶質(zhì)型：閏電解不活潑金屬無(wú)氧酸鹽、 無(wú)氧酸的水溶液時(shí)， 實(shí)質(zhì)是電解電解質(zhì)本身。 電解完后加入溶質(zhì)可使溶液恢復(fù)原樣。電解例：2HCl=H2 T+C12T電解CuCl 2 Cu+Cl3、放氧生酸型：閏電解不活潑金屬的含氧酸鹽的水溶液時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，同時(shí)生成 H+,陰極析出不活電解潑金屬，電解質(zhì)和水都參加反應(yīng)。例： CuS0 4、AgNO 3、Cu(NO 3)2等物質(zhì)的水溶液。2CuS0 4+2H 2O=2Cu+O 2 2H 2SO4電解完后加

15、入 CuO 或CuCO 3可使溶液恢復(fù)原樣。4、放氫生堿型：國(guó)電解活潑金屬(K、Ca、Na)的無(wú)氧酸鹽的水溶液時(shí)，陰極產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極析出非金屬單質(zhì)，電解質(zhì)和水都參加反應(yīng)。例：NaCl、KBr、BaCl 2等物質(zhì)的水溶液。電解2NaC1+2H 2O=H2C1 2 2NaOH 電解完后加入 HC1可使溶液恢復(fù)原樣。六、電極反應(yīng)式的書寫分析溶液中存在的所有離子（包括水的電離）、并分成陽(yáng)離子組和陰離子組。根據(jù)放電規(guī)律，陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，而陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，完成電極反應(yīng)式。（注意得失電子守恒）由陰陽(yáng)兩電極反應(yīng)式， 合并得總反應(yīng)式。 若已知一個(gè)電極反應(yīng)式， 可用總式減去已知 的電極反應(yīng)式，

16、得另一電極反應(yīng)式。注意：弱電解質(zhì)必須保持分子形式。經(jīng)典例題透析類型一：電解原理、電極的判斷V 題1、圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)極板質(zhì)量增加，b極板有無(wú)色無(wú)臭氣體放出， 符合a極板b極板電極z溶液的是（）莊！A、鋅石墨負(fù)極CuSO 4B、石墨石墨負(fù)極NaOHC、銀鐵正極AgNO 3D、銅石墨負(fù)極CuCl2思路點(diǎn)撥：考查電極的判斷的知識(shí)，靈活運(yùn)用題目所給信息。解析：根據(jù)兩電極質(zhì)量的變化可判斷出陰陽(yáng)極。質(zhì)量增加的一定是陰極。a極質(zhì)量增加，a為陰極，即x極為負(fù)極，且電解液需有不活潑金屬的陽(yáng)離子，所以只能從A、D中選。在b極板上有無(wú)色無(wú)臭氣體放出，D不符合（放出 C12）,所以只有 A正

17、確。【答案】A總結(jié)升華：在電解池中，陰極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極本身不參加反應(yīng)，一定是 電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子“爭(zhēng)”得電子；陽(yáng)極：失電子，氧化反應(yīng)，若為金屬（非惰性）電極， 電極失電子，若為惰性電極，電解質(zhì)溶液中陰離子“爭(zhēng)”失電子。舉一反三：【變式1】某電解池內(nèi)盛有 Cu（NO 3）2溶液，插入兩根電極，接通直流電源后，欲達(dá)到 如下要求：（1）陽(yáng)極質(zhì)量不變；（2）陰極質(zhì)量增加；（3）電解液pH減小，則應(yīng)選用的 電極是（）A、陰極兩極都用石墨B、銅作陽(yáng)極鐵作陰極C、鐵作陽(yáng)極銅作陰極D、鉗作陽(yáng)極銅作陰極解析：根據(jù)題目要求：陽(yáng)極選擇惰性電極、溶液中有不活潑金屬的陽(yáng)離子，電解實(shí)質(zhì)是 放氧生酸?！敬鸢浮?/p>

18、AD【變式2】用石墨作電極，電解1mol/L下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變的是（）A、 HClB、NaOHC、Na 2SO4 D、 NaCl【答案】C考查電解的實(shí)質(zhì)類型二：電解后溶液濃度的變化2、用惰性電極電解下列溶液，電解一段時(shí)間后，陰極質(zhì)量增加，電解液的PH下降的是（）一iA、CuCl2B、AgNO 3C、BaCl2D、H2SO4思路點(diǎn)撥：考查電解的實(shí)質(zhì)。解析：A項(xiàng)為電解溶質(zhì)，B項(xiàng)為放氧生酸，C項(xiàng)為放氫生堿，D項(xiàng)為電解水。【答案】B總結(jié)升華：做題的思路：明確溶液中存在那些離子；陰陽(yáng)兩極附近有那些離子；根據(jù)陽(yáng)極氧化、陰極還原分析得出產(chǎn)物。根據(jù)原溶液的酸、堿性和電極產(chǎn)物可對(duì)電解后溶液的pH

19、的變化作出正確的判斷。若電極產(chǎn)物只有H2而無(wú)。2,則pH變大；若電極產(chǎn)物只有 02而無(wú)H2,則pH變?。蝗綦姌O產(chǎn)物既有 02又有H2,原溶液呈酸性，則 pH變小，原溶液呈 堿性則pH變大，原溶液呈中性，則 pH不變。舉一反三：【變式3】常溫時(shí)，將500 mL pH=5 的CuSO 4溶液用石墨電極電解一段時(shí)間，測(cè)得溶液的pH變?yōu)?,若使溶液的濃度、pH與電解前相同，可采用的方法（）。A、向溶液中加入 0.245g Cu（OH） 2B、向溶液中加 0.31g CuSO 4C、向溶液中加 0.0025 mol H 2SO4并加熱D、向溶液中加 0.2g CuO【答案】D類型三：有關(guān)電解的計(jì)算C題3、在25c時(shí)，將2個(gè)銅電極插入到一定的 Na2SO4飽和溶液中，通直流電電解并不斷攪拌，當(dāng)陰極上收集到a mol的氣體的同時(shí)，溶液中析出了b mol的結(jié)晶水合物Na 2SO4 10H 2O ,若保持溫度不變，則所剩溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（）由A、71b/18aB、71b/36a C、71b/(161b+18a)D、71b/(161b+9a)思路點(diǎn)撥：準(zhǔn)確分析陰陽(yáng)極分別發(fā)