高中化學電解池教案

1、精品文檔電解池編稿：喬震審稿：祝鑫責編：宋杰1次節(jié)學習目標】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、陽極；3、能正確書寫電極反應式和電解反應方程式；4、了解氯堿工業(yè)、電鍍工業(yè)、電冶金工業(yè)的化學原理。學習重點：理解電解原理和以電解 CuCl 2溶液為例得出惰性電極作陽極時的電解的一般 規(guī)律學習難點：理解電解原理（本質）【知識要點梳理】一|h知識點一：電解原理：（通過外接電源將電能轉變成化學能）1、實驗探究：也隨意編輯叨植 +i闡簿實驗一實驗二實驗三實驗一：將兩根碳棒分別插進裝有CuCl2溶液的U型管兩端，浸入1分鐘后，觀察現象。實驗二：用導線連接兩根碳棒后，并接上

2、電流計，再分別插進裝有CuCl2溶液的U型管的兩端，觀察電流計指針是否偏轉和兩極的變化。實驗三：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，接通12V的直流電源，把濕潤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型管內兩極、溶液顏色、試紙顏色的變化和電流計指針是否偏轉。實驗現象及分析：實驗一、二都無現象，實驗三中與電源的負極相連的碳棒上有一層 紅色的固體析出，說明有銅生成；與電源的正極相連的碳棒上有氣泡產生，并有刺激性氣味，使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兂闪怂{色，說明有氯氣生成；電流計指針發(fā)生偏轉， 說明電解質溶液導電；溶液的顏色逐漸變淺，說明Cu 2+的濃度

3、逐漸減小。實驗注意事項：實驗完畢后，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：通過以上三個實驗，得出結論：CuCl 2溶液通電時發(fā)生了化學變化，生成了Cu和C12,電流的作用是這種化學變化的直接原因和動力。2、電解池：電解池的定義：借助于電流在兩極發(fā)生氧化還原反應的裝置，叫電解池或電解槽。 電解池就是一種把電能轉化為化學能的裝置。電解池的電極名稱：電解池的兩極由電極與電源正、負極的連接情況直接判斷。陰極：與電源的負極相連的電極；吸引溶液中的陽離子、得電子、還原反應。陽極：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。說明：陽極有惰性電極和活性電極之分，隋性

4、電極只導電，不參與氧化還原反應（C、Pt、Au）;活性電極既導電又參與氧化還原反應（Cu、Ag等）。電解池的組成：直流電源、電極、電解質溶液或熔融的電解質，用導線連接成閉合電路。電解池的工作原理：在外加直流電源的作用下，使電解質溶液中的離子在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程，稱為電解。電解質導電的過程就是電解。電子從電源的負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，陰極吸引溶液中的陽離子 Cu2+、H + , Cu2+在陰極上得電子還原為銅；陽極吸引溶液中的陰離子Cl-、OH-, Cl-在陽極上失電子氧化為氯原子，氯原子結合成氯分子，失去的電子沿導線流回電源正極，從而構成閉合回路。這

5、就是電解原理。通電時，陰離子移向陽極，在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應。陽離子移向陰極，在陰極得到電子發(fā)生還原反應。通電前：CuCl 2=Cu 2+ + 2Cl-H2OH+ +OH -（電離）做無規(guī)則運動通電后：與電源負極相連的碳棒吸引溶液中的陽離子（ Cu2+、H+） Cu2+2e- = Cu（發(fā)生還原反應）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）總反應式:CuCl 2,Cu+Cl 23、離子的放電順序：國陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電電解通電時，電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極，在陰極區(qū)氧化性強的微粒 先得電子

6、，被還原。同時，電子又從電解池的陽流出，沿導線流回電源的正極，即在陽極區(qū) 還原性強的微粒（包括電極）先失電子被氧化。陰極：陽離子在陰極上的放電順序（得電子）大體可參照金屬活動性順序來推斷。位于金屬活動性順序表后面的金屬，其對應的陽離子越易得到電子。無論活性電極還是惰性電 極都不參加反應，參加反應的是溶液中的陽離子。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的微粒優(yōu)先得到電子。陽極：當電極材料（陽極）為 Pt或C時，還原性非常弱，此條件不被氧化，稱為惰性電極。當電極材料

7、（陽極）為 Cu等金屬（除了 Pt和C）,還原性強，易失電子，易被 氧化，稱為活性電極。若陽極是活潑或較活潑金屬時，一般是電極的金屬失去電子，而不是電解液中陰離子放電。若陽極是惰性電極時，陰離子在陽極上的放電順序（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的微粒優(yōu)先失去電子。說明：(1)活潑金屬離子 K+、Ca2+、Na +、Mg 2+、Al 3+在溶液中不會得到電子。(2)F-、SO42-、CO32-、NO 3-等在溶液中不會失去電子。(3)當離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生改變，當Zn2+H

8、 +或Fe2+H +時，Zn2+、Fe2+先得電子而H +后得電子。(4)石墨和金屬鉗是惰性電極，不會得失電子。知識點二：電解原理的應用1、電解飽和食鹽水：國用一根碳棒作陽極，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 -。根據放電的先后順序，H+Na+Cl-OH-,陽極電極反應式為 2Cl-2e -=Cl 2T，陰極電極反應式為 2H +2e -=H 2 f?？偡磻綖椋?NaCl+2H 2O壁旦H2 Cl 2 2NaOH 。其中H2、NaOH是陰極產物，Cl2是陽極產物。如電解前向溶液中滴加酚Mt,隨著電解反應的進行，溶液顏色由無色變?yōu)榧t色，兩極極板上

9、都有氣體產生。2、銅的電解精煉：閨應用電解原理，進行粗銅的提純。粗銅作陽極，純銅作陰極，用CuSO4溶液(含銅離子的電解質溶液)作電解液。電極反應：陰極：Cu2+ + 2e- = Cu 陽極：Cu-2e-=Cu2+比銅活潑的金屬雜質一一以陽離子形式進入溶液中；比銅不活潑的金屬雜質(金銀等貴重金屬)一形成陽極泥，沉積在陽極底部。說明：電解精煉銅過程中 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，電解過程不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。電鍍：應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程。電鍍材料的選擇：陰極一一鍍件陽極一一鍍層金屬電鍍液一一含有鍍層金屬離子的

10、溶液電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴格說是鍍層金屬離子的濃度）保持不變；在電鍍的條件下，水電離產生的H +、OH-一般不放電。實例：在鐵制品上鍍銅：陽極一一銅陰極一一鐵制品電鍍液一一CuSO4溶液陰極：Cu2+2e- = Cu 陽極：Cu-2e- = Cu2+注意：電鍍的目的是使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度， 但如果鍍層被破壞，會增加金屬的腐蝕速率。4、電冶金：二用來冶煉活潑的金屬（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陽極：2Cl-2e-=C12T 陰極：2Na+2e-=2Na電解冶煉鋁（AI2O3）: 2A1

11、2O3=4A1+3O 2 T陽極：6O2-12e - =3O 2 f 陰極：4A13+ + 12e - =4A1A1C13,原因就是 A1C13是共價注意：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)下不導電。規(guī)律方法指導也一、電解與電離的區(qū)別：電離電解條件電解質溶于水或受熱熔化狀態(tài)電解質電置后再通直流電過程電解質電離成為自由移動的離子陰陽離子定向移動，在兩極上失得電子成為原子或分子特點只產生自由移動的離子發(fā)生氧化還原反應生成了新物質聯系電解必須建立仕電離的基礎上二、溶液導電與金屬導電的區(qū)別：從做定向移動的微粒和是否發(fā)生化學變化兩個角度比較：金屬導電是自由電子的定向移動，電解質溶

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

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

14、2Of=2H2 0 2 T說明：電解水時加硫酸或氫氧化鈉增強導電性，不影響水的電解。電解硫酸和氫氧化鈉時因為氧氣溶解度大于氫氣，H2和02之比大于22、電解溶質型：閏電解不活潑金屬無氧酸鹽、 無氧酸的水溶液時， 實質是電解電解質本身。 電解完后加入溶質可使溶液恢復原樣。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，陽極產生氧氣，同時生成 H+,陰極析出不活電解潑金屬，電解質和水都參加反應。例： CuS0 4、AgNO 3、Cu(NO 3)2等物質的水溶液。2CuS0 4+2H 2O=2Cu+O 2 2H 2SO4電解完后加

15、入 CuO 或CuCO 3可使溶液恢復原樣。4、放氫生堿型：國電解活潑金屬(K、Ca、Na)的無氧酸鹽的水溶液時，陰極產生氫氣，陽極析出非金屬單質，電解質和水都參加反應。例：NaCl、KBr、BaCl 2等物質的水溶液。電解2NaC1+2H 2O=H2C1 2 2NaOH 電解完后加入 HC1可使溶液恢復原樣。六、電極反應式的書寫分析溶液中存在的所有離子（包括水的電離）、并分成陽離子組和陰離子組。根據放電規(guī)律，陽離子在陰極發(fā)生還原反應，而陰離子在陽極發(fā)生氧化反應，完成電極反應式。（注意得失電子守恒）由陰陽兩電極反應式， 合并得總反應式。 若已知一個電極反應式， 可用總式減去已知 的電極反應式，

16、得另一電極反應式。注意：弱電解質必須保持分子形式。經典例題透析類型一：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)現極板質量增加，b極板有無色無臭氣體放出， 符合a極板b極板電極z溶液的是（）莊！A、鋅石墨負極CuSO 4B、石墨石墨負極NaOHC、銀鐵正極AgNO 3D、銅石墨負極CuCl2思路點撥：考查電極的判斷的知識，靈活運用題目所給信息。解析：根據兩電極質量的變化可判斷出陰陽極。質量增加的一定是陰極。a極質量增加，a為陰極，即x極為負極，且電解液需有不活潑金屬的陽離子，所以只能從A、D中選。在b極板上有無色無臭氣體放出，D不符合（放出 C12）,所以只有 A正

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

18、AD【變式2】用石墨作電極，電解1mol/L下列物質的溶液，溶液的pH保持不變的是（）A、 HClB、NaOHC、Na 2SO4 D、 NaCl【答案】C考查電解的實質類型二：電解后溶液濃度的變化2、用惰性電極電解下列溶液，電解一段時間后，陰極質量增加，電解液的PH下降的是（）一iA、CuCl2B、AgNO 3C、BaCl2D、H2SO4思路點撥：考查電解的實質。解析：A項為電解溶質，B項為放氧生酸，C項為放氫生堿，D項為電解水?！敬鸢浮緽總結升華：做題的思路：明確溶液中存在那些離子；陰陽兩極附近有那些離子；根據陽極氧化、陰極還原分析得出產物。根據原溶液的酸、堿性和電極產物可對電解后溶液的pH

19、的變化作出正確的判斷。若電極產物只有H2而無。2,則pH變大；若電極產物只有 02而無H2,則pH變??；若電極產物既有 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，將500 mL pH=5 的CuSO 4溶液用石墨電極電解一段時間，測得溶液的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：有關電解的計算C題3、在25c時，將2個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，當陰極上收集到a mol的氣體的同時，溶液中析出了b mol的結晶水合物Na 2SO4 10H 2O ,若保持溫度不變，則所剩溶液中溶質的質量分數是（）由A、71b/18aB、71b/36a C、71b/(161b+18a)D、71b/(161b+9a)思路點撥：準確分析陰陽極分別發(fā)