高中化學(xué)第1章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能--電解（第1課時(shí)）電解原理教學(xué)設(shè)計(jì)2魯科版選修

1、第1章第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能-電解第1課時(shí)電解原理【教學(xué)目標(biāo)】1. 通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，使學(xué)生掌握電解、電解池概念，清晰地建立起電極反應(yīng)的概念并能夠正確地判斷陰極和陽極；2. 通過運(yùn)用電解的原理分析食鹽水的電解、銅的電解精練，了解這些較復(fù)雜體系中所發(fā)生的反應(yīng)以及電解的實(shí)用價(jià)值；3. 通過學(xué)習(xí)電鍍的內(nèi)容，使學(xué)生了解具有一定特殊性的、另一種電解原理的應(yīng)用方法，并進(jìn)一步體會(huì)電解對人類社會(huì)的重要貢獻(xiàn)；4. 通過活動(dòng)探究，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰Γ?. 從能量的角度理解化學(xué)科學(xué)的重要性?！窘虒W(xué)過程】一、我們知道化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，即反?yīng)熱?；瘜W(xué)能也能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，用原電池裝置。今天這節(jié)課

2、我們就來學(xué)習(xí)電能如何轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。一、電解原理講：首先我們來比較金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)導(dǎo)電的區(qū)別。 金屬電解質(zhì)導(dǎo)電粒子導(dǎo)電狀態(tài)溫度影響導(dǎo)電實(shí)質(zhì)電子定向移動(dòng)過渡：電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是什么呢？一起看實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)象一極有氣泡，檢驗(yàn)為氯氣；另一極有紅色的物質(zhì)析出，分析為銅。講：要分析此現(xiàn)象我們得研究此裝置，首先看電極。1電極陽極與電源正極相連陰極與電源負(fù)極相連隋性電極只導(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)問：通電前和通電時(shí)分別發(fā)生了怎樣的過程？通電前：CuCl2=Cu2+2Cl- H2O H+OH-通電中：陽離子（Cu2+,H+）向陰極移動(dòng)被還原；陰離子（

3、Cl-,OH-）向陽極移動(dòng)被氧化講：即在電極上分別發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，稱電極反應(yīng)。2電極反應(yīng)( 陽氧陰還 )陽極：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)陰極：Cu2+2e-=Cu(還原)總電極方程式：_放電：陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。3電解：電流(外加直流電)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動(dòng)的不是自發(fā)的)的過程叫電解。講：所以電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)便是電解電解池：借助電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽。問：構(gòu)成電解池的條件是什么？電源、電極、電解質(zhì)構(gòu)成閉和回路。4離子的放電順序陰極：（陽離子在陰極上的放電順序(得e-)）Ag+Hg2

4、+Fe3+Cu2+H+(指酸電離的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 陽極(1)是惰性電極時(shí)：陰離子在陽極上的放電順序（失e-）S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根離子)F-(SO32-/MnO4-OH-)(2) 是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電問：放電能力弱于H+和OH的物質(zhì)在水溶液中放電嗎？ 否，但亞鐵離子濃度遠(yuǎn)大于氫離子濃度時(shí),亞鐵離子放電。問：電解水時(shí)為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性常常需加入氫氧化鈉或稀硫酸，為什么？可以加食鹽嗎？練習(xí)：電解碘化汞、硝酸銅、氯化鋅、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉的電極方程式。二、電解規(guī)律：1.電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液及活潑金屬

5、的含氧酸鹽，實(shí)質(zhì)上是電解水，電解水型。問：初中電解水時(shí)加硫酸或氫氧化鈉增強(qiáng)導(dǎo)電性，影響水的電解嗎？電解硫酸和氫氧化鈉時(shí)為何H2和O2之比大于2？氧氣溶解度大于氫氣又為何硫酸一定大于2，而氫氧化鈉可能等于2？硫酸根可能放電。2.電解不活潑金屬的含氧酸鹽，陽極產(chǎn)生氧氣，陰極析出不活潑金屬，放氧生酸型。練習(xí)：電解硫酸銅方程式。加入下列哪些物質(zhì)可以恢復(fù)到硫酸銅原來的溶液：氧化銅、氫氧化銅、銅、碳酸銅。3.電解不活潑金屬無氧酸鹽，實(shí)際上是電解電解質(zhì)本身，分解電解質(zhì)型。4.電解活潑金屬（K/Ca/Na）的無氧酸鹽，陰極產(chǎn)生氫氣，陽極析出非金屬，放氫生堿型。三、電解中電極附近溶液pH值的變化。1.電極區(qū)域

6、A陰極H+放電產(chǎn)生H2，陰極區(qū)域pH變大。 B陽極OH-放電產(chǎn)生O2，陽極區(qū)域pH變小。2.電解質(zhì)溶液中 A電解過程中,既產(chǎn)生H2,又產(chǎn)生O2,則原溶液呈酸性的pH變小,原溶液呈堿性的pH變大,原溶液呈中性的pH不變（濃度變大）。 B電解過程中, 無H2和O2產(chǎn)生, pH幾乎不變。但象CuCl2變大C電解過程中,只產(chǎn)生H2, pH變大。D電解過程中,只產(chǎn)生O2, pH變小。過渡：如果把陽極換成銅棒，陽極發(fā)生的反應(yīng)就是銅自身溶解，如果電解質(zhì)是硫酸，陰極析出的是什么？也是銅，這就是我們的銅的電解精煉法。四、檢測題1一種光化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)如右圖，當(dāng)光照在表面涂有氯化銀的銀片上時(shí)，發(fā)生反應(yīng)：AgCl(s

7、) Ag(s)+Cl(AgCl)， Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化銀表面，接著Cl(AgCl)+eCl(aq)，若將光源移除，電池會(huì)立即回復(fù)至初始狀態(tài)。下列說法正確的是（ ）A. 光照時(shí)，電流由Y流向XB. 光照時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.1mole-時(shí)在Pt電極上有0.05molCl2生成C. 光照時(shí)，Cl向Ag電極移動(dòng)D. 光照時(shí)，電池總反應(yīng)為：AgCl(s) +Cu+(aq) Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl.2.在通電條件下，用如圖所示裝置由乙二醛（OHC-CHO）制備乙二酸（H00C-COOH）。其制備反應(yīng)為：OHC-CHO+2Cl2+2H2OHOOC-COOH+4HCl。下列說法正

8、確的是（ ）A. 每消耗0.1mol乙二醛在Pt1極放出2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）B. Pt1的電極反應(yīng)為：4OH-4e-=2H2O+O2C. 每得到lmol乙二酸將有2molH+從右室遷移到左室D. 鹽酸是起提供Cl-和增強(qiáng)導(dǎo)電性的作用3. 碳酸二甲酯(CH3O)2CO是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示(加入兩極的物質(zhì)均是常溫常壓下的物質(zhì))。下列說法正確的是（ ）A. 電解一段時(shí)間后，陰極和陽極消耗的氣體的物質(zhì)的量之比為l：2B. 石墨l極發(fā)生的電極反應(yīng)為2CH3OH+CO-e-=(CH3O)2CO+H+C. 石墨2極與直流電源正極相連D. H+由石

9、墨2極通過質(zhì)子交換膜向石墨l極移動(dòng)4. 雙隔膜電解池（兩電極均為惰性電極）的結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖所示，利用該裝置可以電解硫酸鈉溶液以制取硫酸和氫氧化鈉，并得到氫氣和氧氣。對該裝置及其原理判斷錯(cuò)誤的是（ ）A. 如電極材料均改為銅板，電解池的總反應(yīng)方程式不變B. 向A溶液中滴加石蕊試液顯紅色C. c隔膜為陰離子交換膜、d隔膜為陽離子交換膜D. 相同條件下，c隔膜附近電極產(chǎn)生的a氣體與d隔膜附近電極產(chǎn)生的b氣體體積比為1：25. 用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NH4+，模擬裝置如下圖所示。下列說法不正確的是（ ） A. 陽極室溶液由無色變成淺綠色B. 當(dāng)電路中通過lmol電子的電量時(shí)，陰

10、極有0.5mol的氣體生成C. 電解時(shí)中間室(NH4)2SO4溶液濃度下降D. 電解一段時(shí)間后，陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO46. 四個(gè)電解裝置都以Pt作電極，它們分別裝著如下電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解，電解一段時(shí)間后，測定其pH變化，所記錄的結(jié)果正確的是（ ）選項(xiàng)ABCD電解質(zhì)溶液pH 變化HClAgNO3KOHBaCl2pH變化減小增大增大不變A. A B. B C. C D. D參考答案1. 【解析】裝置中氯原子在銀電極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以銀作正極、鉑作負(fù)極，A光照時(shí)，電流從正極銀X流向負(fù)極鉑Y，A錯(cuò)誤；B光照時(shí)，Pt電極作負(fù)極，負(fù)極上亞銅離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為）

11、Cu+（aq）-e-=Cu2+（aq），B錯(cuò)誤；C光照時(shí)，該裝置是原電池，銀作正極，鉑作負(fù)極，電解質(zhì)中氯離子向負(fù)極鉑移動(dòng)，C錯(cuò)誤；D光照時(shí)，正極上氯原子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極上亞銅離子失電子，所以電池反應(yīng)式為AgCl(s) +Cu+(aq) Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl，D正確；答案選D。本題考查了原電池原理，根據(jù)圖中得失電子確定正負(fù)極，再結(jié)合電流方向、電極反應(yīng)來分析解答，原電池原理通常與電解原理同時(shí)考查，涉及金屬的腐蝕與防護(hù)、電解精煉、電鍍等知識(shí)點(diǎn)，有時(shí)還考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，注意考查的知識(shí)點(diǎn)角度及方式?！敬鸢浮緿2. 【解析】A. 根據(jù)圖像，Pt1極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的氫離子放電

12、生成氫氣，每消耗0.1mol乙二醛，轉(zhuǎn)移0.4mol電子，生成0.2mol氫氣，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L，故A錯(cuò)誤；B. 根據(jù)A的分析，Pt1的電極上發(fā)生氫離子的放電反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；C. 根據(jù)A 分析，每得到lmol乙二酸將有4molH+從右室遷移到左室，故C錯(cuò)誤；D. 陽極發(fā)生氯離子的放電反應(yīng)，生成的氯氣將乙二醛氧化為乙二酸，鹽酸起到提供Cl-和增強(qiáng)導(dǎo)電性的作用，故D正確；故選D?！敬鸢浮緿3. 【解析】通氧氣的一極，氧氣得到電子生成水，發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，則陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。A. 石墨l極為陽極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2

13、CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+，通入氧氣的為陰極，電極反應(yīng)式為O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O，根據(jù)電極反應(yīng)式，電解一段時(shí)間后，陰極和陽極消耗的氣體的物質(zhì)的量之比為l：2，故A正確；B. 石墨l極為陽極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+，故B錯(cuò)誤；C. 石墨2極為陰極，與直流電源負(fù)極相連，故C錯(cuò)誤；D. 陽離子向陰極移動(dòng)，故氫離子由石墨1極通過質(zhì)子交換膜向石墨2極移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；故選A。本題考查原電池與電解池綜合知識(shí)的應(yīng)用，側(cè)重于原電池的和電解池工作原理的【答案】A4. 【解析】電解

14、硫酸鈉溶液，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，a為氧氣，A為硫酸，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，b為氫氣，B為氫氧化鈉。A. 如電極材料均改為銅板，銅為活性電極，陽極銅被氧化，電解池的總反應(yīng)方程式發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤；B. A為硫酸，向A溶液中滴加石蕊試液顯紅色，故B正確；C根據(jù)外加電源的正負(fù)極可知有氣體a生成的一極為陽極，有氣體b生成的一極為陰極；陽離子透過d隔膜向陰極移動(dòng)，則d隔膜為陽離子交換膜，陰離子透過c隔膜向陽極移動(dòng)，c隔膜為陰離子交換膜，故C正確；D. 在陽極氫氧根離子放電生成氧氣，在陰極氫離子放電生成氫氣，所以該電解反應(yīng)的總方程式為2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2+2H

15、2，a為氧氣，b為氫氣，體積比為1：2，故D正確；故選A。本題考查了電解池原理的應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力，注意根據(jù)外加電源的正負(fù)極判斷電解池的陰陽極，根據(jù)離子移動(dòng)方向判斷離子交換膜，注意把握題目中給出的信息?！敬鸢浮緼5. 【解析】A根據(jù)裝置圖知，F(xiàn)e為陽極，陽極上Fe 失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，所以溶液由無色變成淺綠色，A正確；B陰極上H+放電生成H2，電極反應(yīng)式為2H2O+4e-2OH-+H2，因此當(dāng)電路中通過lmol電子的電量時(shí)，陰極有0.5mol的氣體生成，B正確；C電解時(shí)，溶液中NH4+向陰極室移動(dòng)，中間室(NH4)2SO4溶液濃度下降，C正確；D電解時(shí)，溶液中NH4+向陰極室移動(dòng)，H+放電生成H2，溶液中OH-和NH4+結(jié)合生成電解質(zhì)NH3H