#化學：1.2.1《電解的原理》學案(魯科版選修4)

第二節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學能一電解【課標三維定向】.知識與技能⑴以電解熔融的氯化鈉為例，理解電解的基本原理，能夠正確判斷電解池的陰極和陽極。⑵了解氯堿工業(yè)、精煉粗銅及電鍍銅的電解原理，能準確書寫電極反應式和電解反應式;掌握惰性材料作電極時，離子的放電順序。.過程與方法⑴通過理解電解的基本原理，體會電解原理的使用及計算。⑵通過電解熔融的氯化鈉、觀看氯堿工業(yè)的模型、精煉粗銅及電鍍銅等，培養(yǎng)觀察、分析、推理、歸納總結(jié)、遷移探究的能力。.情感態(tài)度與價值觀激發(fā)自主探究的意識，培養(yǎng)“由表及里”的分析問題的辯證唯物主義觀點的教育。同時進行環(huán)境保護的教育，提高環(huán)保意識?！緦W習策略指導】學習重點：以電解熔融的氯化鈉為例，理解電解的基本原理，初步掌握一般電解反應產(chǎn)物的判斷方法。學習難點：了解氯堿工業(yè)、精煉粗銅及電鍍銅的原理，體會電解原理的使用。（陰極和陽極以及電極反應的概念、正確書寫電極反應式。）第一課時電解原理問題一、電解【自主學習】.電解熔融的氯化鈉離子在電場中的定向移動是電解質(zhì)溶液和熔融電解質(zhì)導電的原因。在電場作用下，熔融的氯化鈉中的—和—分別移向與電源負極和正極相連的電極。與電源負極相連的電極帶有,Na+在這個電極上得到電子，被還原成鈉原子：；而與電源正極相連的電極帶有,Cl-在將電子轉(zhuǎn)移給這個電極，自身被氧化成,最終生成：。將兩個電極上所發(fā)生的反應組合起來，就是電解氯化鈉制備金屬鈉的化學反應：。.電解的定義在的作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生和的過程。［合作探究］：“電解”與“電離”是否是一回事？［要點強化指導］⑴電解時所用的電流必須是直流電，而不是交流電。⑵熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解，電解質(zhì)溶液也可被電解。⑶電解的過程實質(zhì)是一個氧化還原反應發(fā)生的過程，這一過程在通常情況下是不能進行的。問題二、電解池【自主學習】.電解池的含義將轉(zhuǎn)化為的裝置被稱為電解池。.電解過程中的能量變化在電解過程中，電源向反應體系提供能，電能轉(zhuǎn)化為能而“儲存”在反應物中。.電解池的構(gòu)成按照電化學規(guī)定，電解池中的兩個電極是極、極，發(fā)生的電極叫做陽極（陽極與電源的相連）；發(fā)生的電極叫做陰極（陰極與電源的極相連）。故電解池由、以及組成。問題三、電極反應及其反應式的書寫【自主學習】1電極反應的含義在電解池中，氧化反應和還原反應是在兩個上分別進行的。每個電極上或是發(fā)生電子的變化，或是發(fā)生電子的變化，分別相當于的一半，這種反應常稱為半反應。在電極上進行的半反應叫做電極反應，陽極上發(fā)生反應，陰極上發(fā)生反應。［合作探究1］：電極與電子的移動方向有怎樣的特點？⑴陽極與電源的相連，陽極上發(fā)生反應，電子由電解質(zhì)中的放電經(jīng)電解池—極、外電路到電源的—極，即： 極二電源的—極；⑵陰極與電源的—極相連，陰極上發(fā)生反應，電子由電源的—極、外電路到電解池—極被電解質(zhì)中的陽離子得到，即：電源的—極工電解池的—極。［要點強化指導］電極與溶液（或熔融電解質(zhì)）中的離子移動⑴電解池的—極上有富積的大量的，故電解質(zhì)中帶—電荷的—離子向該極移動；⑵電解池的—極上缺失，故電解質(zhì)中帶—電的—離子向電解池的 極移動。［規(guī)律指導與總結(jié)］：電極反應式的書寫形式與步驟⑴電極反應式的書寫形式有兩種（以Cl-被氧化為例）：①2Cl-—2e-=ClJ； ②2Cl-—Cl2T+2e-。⑵電極反應式的書寫步驟：①看電極：主要看陽極是何類型的電極，若為活性電極，電極本身被氧化；若為惰性電極，溶液或融化狀態(tài)的電解質(zhì)中的陰離子被氧化。陰極一般不參與反應。②看離子:搞清溶液或融化狀態(tài)的電解質(zhì)中有哪些陽離子、陰離子，首先排出放電順序，然后書寫電極反應式。③書寫時一定不要忘了水的電離，水溶液中始終有H+和OH-,放電順序中H+和OH-之后的離子一般不參與電極反應。④兩個電極反應式所帶的電荷必相等。⑤書寫時可依據(jù)總的反應式和某一電極反應式來寫另一電極反應式。用總的反應式減去某一電極反應式就等于另一電極反應式問題四、電解質(zhì)溶液中各離子的放電順序【自主學習】.離子的放電是指一離子失去電子或一離子得到電子的過程。陰離子放電越容易，—電子就越容易，性就越強；反之，陽離子放電越容易，電子就越容易，性就越強。.陽離子的放電順序：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<H+（H+濃度較?。?lt;Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<H+（H+濃度較大）<Cu2+<Fe3+<Hg2+<Ag+<Pt2+<Au3+.陰離子的放電順序：S2—>i—>Br—>ci—>OH->含氧酸根離子（SO42-、NO3-等）>F-【問題分析示例】例題1：工業(yè)制鋁是采用電解熔融的氧化鋁的方法。試分析電解熔融的A12O3的原理，寫出有關(guān)的電極反應式及總反應式。針對性練習：.工業(yè)制鎂是采用電解熔融的氯化鎂的方法。試分析電解熔融的MgCl2的原理，寫出有關(guān)的電極反應式及總反應式。例題2：：以石墨為電極電解Cu（NO3）2溶液。⑴寫出電極反應式； ⑵寫出電解的總反應式和離子方程式。針對性練習：.用惰性電極電解CuSO4和NaCl的混合溶液，開始時陰極和陽極上分別析出的物質(zhì)是（ ）A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2 C.H2和O2 D.Cu和O2【課堂練習達標】.下列關(guān)于電解槽的敘述不正確的是（）A.與電源正極相連的是電解槽的陰極B.與電源負極相連的是電解槽的陰極C.在電解槽的陽極上發(fā)生氧化反應D.電子從電源的負極沿導線流入電解槽的陰極.能用電解的原理說明問題的是（ ）①電解是把電能轉(zhuǎn)化成化學能；②電解是把化學能轉(zhuǎn)化成電能；③電解質(zhì)溶液導電是化學變化，金屬導電是物理變化；④某些不能自發(fā)的氧化還原反應，通過電解的原理可以實現(xiàn)；⑤任何溶液被電解時，必須導致氧化還原反應的發(fā)生。A.①②③④ B.②③⑤ C.③④ D.①③④⑤.電解下列物質(zhì)的水溶液時，在陰極區(qū)無金屬析出的是（）A.AgNO3 B.CuCl2 C.NaOH D.CaCl2.用石墨作電極，下列離子濃度相同時，在電解過程中最容易發(fā)生的電極反應是（ ）A.2Cl-—Cl2T+2e- B.4OH--2H2O+OJ+4e-C.S2-—S+2e- D.2Br--Br2+2e-.若電解熔融的氫氧化鈉，其有關(guān)的電極反應式及總反應式怎樣？.在蒸餾水中按物質(zhì)的量之比為1：1：1：1加入AgNO3、Ba（NO3）2、K2so4、NaCl，充分攪拌后，以鉑電極電解該溶液，通電后最初所的還原產(chǎn)物與氧化產(chǎn)物的質(zhì)量比為A.1：8 B.137：71 C.35.5：108 D.108：35.5.用碳棒作電極，在H+、Na+、Cu2+、Ag+、Cl-、NO3->SO42-等離子中選出適當離子組成電解質(zhì)，電解其溶液：⑴當陰極放出h2，陽極放出02時，電解質(zhì)的名稱是；⑵當陰極析出金屬，陽極放出02時，電解質(zhì)的名稱是；⑶當陰極放出h2，陽極放出C12時，電解質(zhì)的名稱是；⑷電解過程中電解質(zhì)和水都減少時，電解質(zhì)的名稱是;⑸通過電子的物質(zhì)的量與陰極析出的金屬、陽極析出的氣體的物質(zhì)的量之比為4：2：1時，電解質(zhì)的化學式是。參考答案例題1：分析：熔融氧化鋁的中自由移動的A13+和02-,其中O2-定向向陽極移動，在陽極上發(fā)生氧化反應：602--12e-=30J；A13+定向向陰極移動，在陰極上發(fā)生還原反應：4A13++12e-=4Al。總反應式為：2A1203-4Al+30J。答案：陽極602--12e-=30J；陰極4A13++12e-=4Al?？偡磻綖椋?A1203 -4Al+30/。例2：分析：Cu(N03)2的水溶液中有Cu(N03)2和H20兩種物質(zhì)組成，而H20電離出的H+和0H-中的0H-放電，在改寫總化學方程式時，來自于H20的0H-要改寫作H20。Cu(N03)2的水溶液中Cu2+、H+兩種陽離子和N03-、0H-兩種陰離子。Cu2+、H+在陰極上的放電順序是：Cu2+>H+；OH-、N03-在陽極上放電順序是：OH->NO3-。所以，電極反應式為：陽極40H-_2H20+0J+4e-；陰極2Cu2++4e-—2Cu將兩個電極反應式相加，得到電解的總反應式為：2Cu(N03)2+2H20-2Cu+0J+4HN03?；?Cu2++2H20=2Cu+0J+4H+。練習：1.分析：熔融的氯化鎂中自由移動的MgZ+和Cl-，其中Cl-定向向陽極移動，在陽極上發(fā)生氧化反應：2Cl--2e-=ClJ；Mg2+定向向陰極移動，在陰極上發(fā)生還原反應：Mg2++2e-=Mg。總反應式為：MgCl2叁Mg+ClJ。.分析：在CuSO4和NaCl的混合溶液中，存在的陽離子放電順序是：Cu2+>Na+>H+；存在的陰離子放電順序是：Cl->OH->NO3-。所以，開始的電極反應式為：陽極2Cl--Cl2T+2e-；陰極Cu2++2e-―Cu答案：B.分析：電解槽中的兩個電極是陰、陽極，發(fā)生氧化反應的電極叫做陽極，與電源的正極相連；發(fā)生還原反應的電極叫做陰極，與電源的負極相連。電解槽中的電子由陽極二電源的正極；由電源的負極工電解池的陰極。答案：A.分析：從能量的角度看，電解是把電能轉(zhuǎn)化成化學能的過程故①對②錯。電解質(zhì)溶液導電的過程，必須伴隨著兩個電極上氧化還原反應的發(fā)生，同時生成新的物質(zhì)，故③、⑤對。某些不能自發(fā)的氧化還原反應，通過電源提供能量可以實現(xiàn)。故④對。答案：D.分析：在各溶液中，陽離子的放電順序是：Ag+>Cu2+>H+>Na+>Ca2+。所以在各溶液中的陰極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)是：Ag、Cu、H2、H2。答案CD.分析：下列離子濃度相同時，陰離子的放電順序是：S2->Br->Cl->OH-。答案：C.分析：熔融的氫氧化鈉電離出Na+和OH-oOH-在電壓的作用下定向向陽極移動，在陽極上發(fā)生氧化反應；而Na+定向向陰極移動，在陰極上發(fā)生還原反應。因此：⑴電極反應式：陽極：4OH--4e-=2H2O+OJ；陰極：4Na++4e-=4Na。⑵總反應式為：4NaOH-4Na+2H2O+OJ。.分析：當在蒸餾水中按物質(zhì)的量之比為1：1：1：1加入AgNO3、Ba（N03）2>K2s04、NaCl時，首先會立即生成AgCl、BaSO4沉淀，成為KNO3和NaNO3的溶液，有K+、Na+、NO「H+和OH-，再電解，實質(zhì)是電解的水，產(chǎn)物分別是H2和02,故質(zhì)量之比為1：8o答案：A.析：⑴當陰極放出H2,陽極放出O2時，說明離子放電順序中，陽離子氧化性排在H+后面的離子，如：Na+；陰離子還原性排在OH-后面的含氧酸根離子，如：NO3-、SO42-o⑵當陰極析出金屬，陽極放出O2時，說明離子放電順序中，陽離子氧化性排在H+前面的離子，如：Cu2+、Ag+；陰離子還原性排在OH-后面的含氧酸根離子，如：NO3-、SO42-o注意：Ag2sO4是沉淀。⑶當陰極放出H2,陽極放出Cl2時，說明離子放電順序中，陽離子氧化性排在H+后面的離子，如：Na+；陰離子是Cl-o⑷電解過程中電解質(zhì)和水都減少時，說明可能是電解質(zhì)中的陽離子（Cu2+、Ag+）與水電離的OH-，此時，電解質(zhì)中的陰離子應是NO3-、SO42-；或可能是電解質(zhì)中的陰離子（Cl-）與水電離的H+，此時，電解質(zhì)中的陽離子應是Na+o注意