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--(第2課時)電解導(dǎo)學(xué)案1 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【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過運用電解原理分析食鹽水的電解、銅的精煉,培養(yǎng)綜合運用微粒觀和利用氧化還原反應(yīng)原理來分析電解中各種微粒運動的意識,從而了解這些復(fù)雜體系中所發(fā)生的反應(yīng)以及電解的實用價值。2.通過探究電鍍,了解電鍍的應(yīng)用及其特殊性,從而學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法,通過探究體驗,提高分析能力、動手能力?！緦W(xué)習(xí)過程】一、電解原理的應(yīng)用1. 電 解 食 鹽 水 制 備 燒 堿、 氫 氣 和 氯 氣裝置2現(xiàn)象(1)陽極上：產(chǎn)生 色氣體。(2)陰極上：產(chǎn)生 氣體，溶液變 色。3原理分析及電極反應(yīng)電解時， 移向陽極，Na、H移向 極。(1)陽極離子放電順序： 。電極反應(yīng)： ，氧

2、化反應(yīng)。(2)陰極離子放電順序： 。電極反應(yīng)： ，還原反應(yīng)。4電池反應(yīng)化學(xué)方程式： 。離子方程式： 。二、探究升華思考探究按下圖所示安裝儀器，電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水(同時滴入幾滴酚酞)。問題思考：1.實驗所用的電極材料為石墨，能否更換為活潑金屬材料？2.用惰性電極電解飽和食鹽水的過程中，收集到的Cl2的體積一般少于H2的體積，請分析原因。3.接通電源后，哪個電極附近的顏色發(fā)生了變化？為什么？4. 認(rèn)知升華（1）電解飽和食鹽水的過程中，H在陰極上得電子而生成 ，因水電離產(chǎn)生的 數(shù)目相等，消耗了H后，使陰極區(qū)溶液中c(OH)c(H)，所以陰極區(qū)溶液呈 性。（2）在氯堿工業(yè)中，采用了

3、離子交換膜，離子交換膜將電解槽隔成 ，它只允許陽離子(Na)通過，而阻止 通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。三、銅 的 電 解 精 煉 和 電 鍍1裝置2粗銅成分(1)主要成分： 。(2)雜質(zhì)金屬：比銅活潑的有 等。不比銅活潑的有 等。3電極反應(yīng)4.電鍍（1）定義：應(yīng)用 原理，在金屬表面鍍上一薄層金屬或合金的方法。（2）目的：增強金屬的 能力、耐磨性或改善金屬制品的外觀。（3）根據(jù)電解原理，設(shè)計在鐵釘上鍍銅的實驗方案電鍍原理陽極：Cu2e=Cu2陰極：Cu22e=Cu電鍍方案電極材料陽極：銅片陰極：鐵

4、釘電鍍液CuSO4溶液鍍件鐵釘 思考探究5.電鍍與電解精煉銅的區(qū)別與聯(lián)系電鍍銅實驗裝置銅的精煉實驗裝置問題思考：(1)以上兩裝置的電極反應(yīng)有何異同？ (2)電解精煉銅時，CuSO4溶液的濃度如何變化？ (3)若給鐵制品上鍍上一層鋅，你選擇哪些溶液作電解液？鋅及鐵制品各與直流電源的什么電極相連接？ 認(rèn)知升華電鍍池與精煉池的區(qū)別與聯(lián)系電鍍池精煉池定義應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的裝置利用電解原理提純金屬的裝置裝置舉例形成條件鍍層金屬作陽極接直流電源正極，鍍件接直流電源負(fù)極，作陰極電鍍液必須是含有鍍層金屬離子的鹽溶液形成閉合回路不純金屬作陽極，純金屬作陰極含該金屬離子的可溶鹽溶液

5、作電解質(zhì)溶液直流電源形成閉合回路電極反應(yīng)(以鐵上鍍鋅為例)陽極：Zn2e=Zn2陰極：Zn22e=Zn(以精煉銅為例)陽極：Cu(粗銅)2e=Cu2(主要)陰極：Cu22e=Cu(精銅)聯(lián)系電鍍池和精煉池是特定條件下的電解池導(dǎo)學(xué)案參考答案一、2. （1）黃綠（2）無色紅3. Cl、OH； 陰（1）ClOH 2Cl2e=Cl2（2）HNa 2H2e=H24. 2NaCl2H2O2NaOHCl2H22Cl2H2O2OHCl2H2二、1. 【提示】陰極可以更換為活潑金屬材料，但不能更換為金屬鋁等可以與強堿發(fā)生反應(yīng)的金屬電極；陽極必須用惰性電極。2. 【提示】Cl2在水中的溶解度比H2大，且Cl2會與

6、電解產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)而消耗。3. 【提示】接通電源后，陰極區(qū)溶液變紅色。原因：H2O電離出的H放電，使c(OH)增大，即陰極區(qū)產(chǎn)生堿，使酚酞變紅色。4. （1）H2 H與OH 堿 （2）陰極室和陽極室 陰離子(Cl、OH)和氣體 三、2. （1）Cu（2）Zn、Fe、Ni ；Ag、Au、Pt（3）（4） 4. （1）電解（2）抗腐蝕（3）（4）5. （1）【提示】陰極均發(fā)生反應(yīng)：Cu22e=Cu；陽極反應(yīng)不同。電鍍池陽極：Cu2e=Cu2，精煉池陽極：Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2。（2）【提示】由于陽極上溶解的金屬為Fe、Zn、Cu等，而在陰極上只有

7、Cu析出，根據(jù)電子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO4的濃度逐漸減小。（3）【提示】ZnCl2溶液或ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液。鋅與直流電源正極相連，鐵制品與直流電源的負(fù)極相連。四、檢測題1. 用下圖所示裝置除去含CN-、Cl-、廢水中的CN-時，控制溶液pH為910，陽極產(chǎn)生的ClO-將CN-氧化為兩種無污染的氣體，下列說法不正確的是（ ）A. 可以用石墨作陽極，鐵作陰極B. 陽極的電極反應(yīng)式為：Cl-+2OH-2e-=ClO-+H2OC. 陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2+2OH-D. 除去CN-的反應(yīng)：2CN-+5ClO-+2H+=N2+2CO

8、2+5Cl-+H2O2. 一種電化學(xué)制備NH3的裝置如圖所示，圖中陶瓷在高溫時可以傳輸H+。下列敘述錯誤的是()A. Pb電極b為陰極B. 陰極的反應(yīng)式為：N2+6H+6e=2NH3C. H+由陽極向陰極遷移D. 陶瓷可以隔離N2和H23. 用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜，電解質(zhì)溶液一般為混合溶液。下列敘述錯誤的是()A. 待加工鋁質(zhì)工件為陽極B. 可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極C. 陰極的電極反應(yīng)式為： D. 硫酸根離子在電解過程中向陽極移動4. 將如圖所示實驗裝置的K閉合，下列判斷正確的是 ( )A. Cu 電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B. 電子沿 ZnabCu 路徑流動C. 片刻后

9、可觀察到濾紙a點變紅色 D. 片刻后甲池中c（SO42-）增大5. 一種充電電池放電時的電極反應(yīng)為：H2+2OH-2e-=2H2O；NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-當(dāng)為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應(yīng)是 ()A. Ni(OH)2的氧化 B. NiO(OH)的還原 C. H2的氧化 D. H2O的還原6. 某學(xué)生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述中正確的是A. 鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B. 鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C. 鉛筆端有少量的氯

10、氣產(chǎn)生D. a點是負(fù)極，b點是正極參考答案1. 【解析】A、根據(jù)電解的原理，鐵作陽極時，鐵失電子，參與反應(yīng)，但根據(jù)題中信息，鐵不參與反應(yīng)，因此鐵作陰極，故A說法正確；B、根據(jù)信息，環(huán)境是堿性，利用ClO氧化CN，因此陽極反應(yīng)式為Cl2OH2e=ClOH2O，故B說法正確；C、根據(jù)電解原理，陰極上是陽離子放電，即2H2e=H2，故C說法正確；D、CN被ClO氧化成兩種無毒的氣體，即為N2和CO2，環(huán)境是堿性，不能生成H，故D說法錯誤。電極反應(yīng)式的書寫或氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，一定看清楚溶液的環(huán)境，如本題溶液是堿性環(huán)境，H不能大量共存，因此D選項錯誤?！敬鸢浮緿2. 【解析】A、此裝置為電解池，

11、總反應(yīng)是N23H2=2NH3，Pd電極b上是氫氣發(fā)生反應(yīng)，即氫氣失去電子化合價升高，Pd電極b為陽極，故A說法錯誤；B、根據(jù)A選項分析，Pd電極a為陰極，反應(yīng)式為N26H6e=2NH3，故B說法正確；C、根據(jù)電解的原理，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，即有陽極移向陰極，故C說法正確；D、根據(jù)裝置圖，陶瓷隔離N2和H2，故D說法正確?！敬鸢浮緼3. 【解析】A、根據(jù)原理可知，Al要形成氧化膜，化合價升高失電子，因此鋁為陽極，故A說法正確；B、不銹鋼網(wǎng)接觸面積大，能增加電解效率，故B說法正確；C、陰極應(yīng)為陽離子得電子，根據(jù)離子放電順序應(yīng)是H放電，即2H2e=H2，故C說法錯誤；D、根據(jù)電解原理，電解時，陰離子移向陽極，故D說法正確?！敬鸢浮緾4. 【解析】A、Cu作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯誤；B、a到b沒有電子通過，只有陰陽離子的通過，故B錯誤；C、鋅作負(fù)極，a作陰極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2，此電極處產(chǎn)生OH，a點變紅色，故C正確；D、SO42不參與反應(yīng)，因此c(SO42)保持不變，故D錯誤?！敬鸢浮緾5. 【解析】電池充電時，電池的正極接電源的正極，電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，電池充電時，電極反應(yīng)式是電池放電時電極反應(yīng)式的逆過程，即Ni(OH)2被氧化，H2O被