電解池(教師)

1、原電池與電解池2一教學(xué)目標(biāo)1掌握電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式；2金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施；3掌握有關(guān)電解的計(jì)算方法；二教學(xué)重難點(diǎn)1電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式的書寫；2.有關(guān)電解的計(jì)算問題知識(shí)回顧一電解的原理1電解使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽(yáng)兩極引起 的過程；在此過程中， 轉(zhuǎn)化為 2電解池(1)電解池的構(gòu)成條件：有與電源相連的兩個(gè)電極。兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融鹽)中。形成閉合回路。(2)電極名稱及電極反應(yīng)式以用惰性電極電解CuCl2溶液為例：總反應(yīng)方程式：CuCl2電解,CuCl2(3)電解池中電子和離子的移動(dòng)：電子

2、：從電源負(fù)極流出后，流向電解池陰極；從電解池的陽(yáng)極流向電源的正極。離子：陽(yáng)離子移向電解池的陰極，陰離子移向電解池的陽(yáng)極。3電解產(chǎn)物的判斷及有關(guān)反應(yīng)式的書寫(1)判斷電解池的陰、陽(yáng)極根據(jù)外接電源的正負(fù)極判斷電源正極連接陽(yáng)極；電源負(fù)極連接陰極。根據(jù)電極產(chǎn)物判斷電極溶解、逸出O2(或極區(qū)變酸性)或逸出Cl2的為陽(yáng)極；析出金屬、逸出H2(或極區(qū)變堿性) 的為陰極。(2)分析電解質(zhì)水溶液的組成找全離子并分陰、陽(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H和OH)。(3)排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序陽(yáng)極惰性電極(Pt、Au、石墨等)：S2IBrClOH含氧酸根陰極(4)寫出兩極電極反應(yīng)陽(yáng)極：活性電極失去電子生成相應(yīng)的金屬陽(yáng)離子

3、；溶液中的陰離子失去電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或高價(jià)化合物。陰極：溶液中的陽(yáng)離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或低價(jià)化合物。(5)寫出電解總反應(yīng)式在兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，兩極反應(yīng)相加即可得總反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。4電解規(guī)律(1)電解水型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)陽(yáng)極：4OH4e=O22H2O陰極：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大減小加H2O強(qiáng)堿(如NaOH)增大加H2O活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)不變加H2O(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原無(wú)氧酸(如H

4、Cl) ，除HF外陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2酸2HClCl2H2減小增大通入HCl氣體不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：Cu22e=Cu鹽CuCl2CuCl2加CuCl2固體(3)放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如NaCl)陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2水和鹽2Cl2H2OCl2H22OH生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體(4)放O2生酸型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽(yáng)極：4OH4

5、e=O22H2O陰極：2Cu24e=2Cu水和鹽2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO31電解時(shí)電子通過電解質(zhì)溶液?jiǎn)?？提示：電解質(zhì)溶液通電電解時(shí)，在外電路中有電流(電子)通過，而溶液中是依靠離子定向移動(dòng)，形成了閉合電路。2電解過程中放H2生堿型和放O2生酸型的實(shí)質(zhì)是什么？提示：放H2生堿型的實(shí)質(zhì)是水電離出的H放電，破壞了水的電離平衡，使OH濃度增大，放O2生酸型的實(shí)質(zhì)是水電離出的OH放電，破壞了水的電離平衡，使H濃度增大。3(1)上表中要使電解后的NaCl溶液復(fù)原，滴加鹽酸可以嗎？(2)上表中要使電解后的CuSO4溶液復(fù)原，加入Cu(OH)2固體可以嗎？提示：電解質(zhì)溶

6、液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的原則，即從溶液中析出哪種元素的原子，則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些原子。(1)電解NaCl溶液時(shí)析出的是等物質(zhì)的量的Cl2和H2，所以應(yīng)通入氯化氫氣體，加入鹽酸會(huì)引入過多的水。(2)同理，使CuSO4溶液復(fù)原應(yīng)加入CuO或CuCO3，而加入Cu(OH)2也會(huì)使溶液的濃度降低?！究偨Y(jié)提升】電解池中方程式書寫四個(gè)常見失分點(diǎn)的規(guī)避(1)書寫電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫成分子式。(2)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。(3)要確保兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相同，且注明條件“電解”。

7、(4)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序中H、OH之后的離子一般不參與放電?？键c(diǎn)二電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))陰極：2H2e=H2(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))(2)總反應(yīng)方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2離子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。2電鍍和電解精煉銅電鍍(Fe上鍍Cu)電解精煉銅陽(yáng)極電極材料鍍層金屬銅粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì))電極反應(yīng)Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2陰極電極材料待鍍金屬Fe純銅電極反應(yīng)Cu22e=

8、Cu電解質(zhì)溶液含Cu2的鹽溶液注：電解精煉銅時(shí)，粗銅中的Ag、Au等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽(yáng)極泥3.電冶金利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶煉鈉2NaCl(熔融)2NaCl2電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2；陰極：2Na2e=2Na。(2)冶煉鎂MgCl2(熔融)MgCl2電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2；陰極：Mg22e=Mg。(3)冶煉鋁2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應(yīng)：陽(yáng)極：6O212e=3O2；陰極：4Al312e=4Al。1電鍍銅時(shí)，Cu2濃度如何改變？電解精煉銅時(shí)，CuSO4溶液的濃度是否改變？提示：電鍍銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中的Cu2

9、濃度不變；電解精煉銅時(shí)，粗銅中的Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬在陽(yáng)極失去電子，陰極上只有Cu2得電子，所以CuSO4溶液的濃度會(huì)降低。2電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極泥是怎樣形成的？提示：粗銅中往往含有鋅、鐵、鎳、銀、金等多種金屬雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，金屬活動(dòng)性位于銅之前的金屬雜質(zhì)，如Zn、Fe、Ni等也會(huì)同時(shí)失去電子。金屬活動(dòng)性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭ル娮拥哪芰Ρ茹~弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子而溶解，所以當(dāng)陽(yáng)極的銅等失去電子變成陽(yáng)離子溶解之后，銀、金等雜質(zhì)以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥。考點(diǎn)三與電化學(xué)有關(guān)的計(jì)算電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷主要包括以下幾方面：根

10、據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)、溶液的pH、相對(duì)原子質(zhì)量或某元素的化合價(jià)、化學(xué)式等。解題方法：【深化拓展】(1)上述關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計(jì)算問題。(2)在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用QIt和Qn(e)NA1.601019 C來(lái)計(jì)算電路中通過的電量，要熟練掌握?？键c(diǎn)四金屬的腐蝕與防護(hù)1化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的比較類型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬與接觸到的物質(zhì)直接反應(yīng)不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)本質(zhì)Mne=Mn現(xiàn)象金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕區(qū)別無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)

11、腐蝕更普遍2.鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕類型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜性質(zhì)酸性弱酸性或中性負(fù)極反應(yīng)Fe2e=Fe2正極反應(yīng)2H2e=H22H2OO24e=4OH總反應(yīng)Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2 其他反應(yīng)鐵銹的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(鐵銹)(3x)H2O3.金屬的防護(hù)(1)電化學(xué)防護(hù)：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法利用原電池原理負(fù)極(陽(yáng)極)是作保護(hù)材料的金屬，正極(陰極)是被保護(hù)的金屬設(shè)備。外加電流的陰極保護(hù)法利用電解原理a陰極是被保護(hù)的金屬設(shè)備；b陽(yáng)極是惰性電極。(2)其他方法：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如制成合金；使金屬

12、與空氣、水等物質(zhì)隔離，如電鍍、噴油漆等。【深化拓展】金屬腐蝕速率快慢的判斷方法不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下面兩種因素有關(guān)：(1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān)，兩極材料的活潑性差別越大，電動(dòng)勢(shì)越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度就越快。(2)與金屬所接觸的電解質(zhì)強(qiáng)弱有關(guān)，活潑金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。一般來(lái)說，可用下列原則判斷：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕考點(diǎn)五原電池與電解池的組合裝置將原電池和電解池結(jié)合在一

13、起，或幾個(gè)電解池串聯(lián)在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考試卷中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)電子守恒，是數(shù)據(jù)處理的法寶。1多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷(1)直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖：A為原電池，B為電解池。(2)根據(jù)電池中的電池材料和電解質(zhì)溶液判斷：原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個(gè)碳棒做電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極

14、材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：B為原電池，A為電解池。(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷：在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽(yáng)極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。2有關(guān)概念的分析判斷在確定了原電池和電解池后，有關(guān)概念的分析和判斷如：電極的判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液離子的移動(dòng)、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)等，只要按照各自的規(guī)律分析就可以了。3綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：串聯(lián)