2022年鲁科版化学选修4《电能转化为化学能—电解》（第1课时）word教案

2022年鲁科版化学选修4电能转化为化学能电解（第1课时）word教案【学习目标】1、理解电解的原理。2、掌握几种类型电解池的电极反应和电池反应书写。3、理解电解的应用。【教学策略】授课时数：2课时教学重点：电解的原理、类型及应用。教学难点：不同电解质溶液电解的实质及电解在工业生产中的应用。第 1 课 时 电解的原理一、电解的原理 【实验探讨】电解熔融NaCl制备金属Na。下图为电解熔融NaCl的装置，容器中盛有熔融的NaCl，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，且石墨，铁片分别与电源的正极、负极相连。 思考：1、熔融的NaCl中存在的微粒是什么？它们处于怎样的状态？2、接通电源后，这些微粒如何运动？会发生什么变化？3、若在导线上接一个小灯泡，会出现什么现象？总结出如下概念：1、电解： 在的作用下，电解质在两个电极上分别发生和的过程。【要点强化指导】电解时所用的电流必须是直流电，而不是交流电。熔融态电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。电解的过程实质是一个氧化还原反应发生的过程，这一过程在通常情况下是不能进行的。2、电解池： 由电解熔融NaCl的装置可知，构成电解池的要素为：(1) (2) (3) (4) 【练习1】.分析下图，属于电解池的有 （ ）【练习2】下列说法正确的是 ( )电解是把电能转变成化学能； 电解是化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化； 任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生； 3、电极反应：每个电极上进行的得电子或失电子的半反应为电极反应。(1)阳极反应：由电解熔融NaCl知，石墨电极为阳极，在阳极上为 失电子发生 反应的电极。电极反应：(2)阴极反应：电解熔融的NaCl中， 为阴极，阴极上 得电子发生 反应：电极反应： 电解质溶液进行电解时，情况就稍复杂些，如食盐水中除Na、Cl外，还原水电离的H、OH。在电极上该什么离子得失电子需要比较不同离子得失电子能力的大小，即放电能力的强弱。4、电极产物的判断(1)阳极产物判断首先看 ，如果是 电极（指金属活动顺序表Ag以前的金属电极），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是 电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。 (阴离子放电顺序： ）阴极产物的判断 直接根据 顺序进行判断，阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K 根据阴阳离子放电顺序，对不同类型的电解质溶液电解时，可分成如下四种不同的类型。5、用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。阴极：4H+ 4e-2H2阳极：4OH4eO22H2O总反应： (2)分解电解质型：无氧酸型(除HF外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)，如：HCl、CuCl2等溶液的电解。以电解CuCl2溶液为例：阴极：Cu22eCu阳极：2Cl2eCl2总反应： (3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl、MgBr2)溶液的电解。如电解KCl溶液：阴极：2H2eH2阳极：2Cl2eCl2总反应： (4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。如电解CuSO4溶液：阴极：2Cu2 4e2Cu阳极：4OH4eO22H2O总反应： 知识点一电解原理1.如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是() Aa为负极，b为正极Ba为阳极，b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变2如图所示，X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的()a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2知识点二电解规律3用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内的物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()AAgNO3AgNO3 BNaOHH2O CKClKCl DCuSO4Cu(OH)24、甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_【练基础落实】1用铂电极(惰性)电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是H2和O2的是()A稀NaOH溶液 BHCl溶液CCuSO4溶液 D酸性AgNO3溶液2在水中加等物质的量的Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为()A35.5108 B16207 C81 D10835.53能用电解原理说明的问题是()电解是把电能转变成化学能电解是化学能转变成电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生A B C D4用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是()AAgNO3 BNa2SO4 CCuCl2 DKCl5电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(1.18 gcm3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为()A溶质增加了3.5 g B放出了22.4 L H2和11.2 L O2CNaOH比水消耗少 D消耗18 g水【练方法技巧】6在50 mL 0.2 molL1 CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解(不考虑水分蒸发)。则：(1)若两极均为铜片，试说明电解过程中CuSO4溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是_ _。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，如不考虑H在阴极上放电，当电路中有0.04 mol e通过时，阴极增重_g，阴极上的电极反应式是_ 。【练综合拓展】7写出用惰性电极电解下列电解质溶液的电极反应式及电解反应的化学方程式(1)Ba(OH)2：_；(2)Na2CO3： _；(3)KCl： _；(4)AgNO3： _。8下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL (标准状况)气体。回答：(1)直流电源中，M为_极。(2)Pt电极上生成的物质是_，其质量为_g。(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2_。(4)AgNO3溶液的浓度_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH_，硫酸的浓度_，硫酸的pH_。(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸_g。答案1、答案C解析电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为负极；与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中，因为Cu2是阳离子，移向阴极d，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl是阴离子，移向阳极c，在阳极放电析出Cl2，导致溶液中氯离子浓度降低。2 答案A解析由题意知，通电后a极板质量增加，说明有金属析出，由此可知，a极为电解池的阴极，则X为电源负极，B、C均不符合；又b极放出的是无色无味的气体，可淘汰D。3答案B解析A项：4AgNO32H2O4AgO24HNO3，脱离反应体系的物质是4AgO2，相当于2Ag2O，所以应当加入适量Ag2O才能复原(加入AgNO3，会使NO的量增加)；B项：2H2O2H2O2，脱离反应体系的是2H2O2，相当于2H2O，加入适量水可以复原；C项：2KCl2H2O2KOHH2Cl2，脱离反应体系的是H2Cl2，相当于2HCl，应通入适量HCl气体才能复原(加入盐酸时，同时也增加了水)；D项：2CuSO42H2O2H2SO42CuO2，脱离反应体系的是2CuO2，相当于2CuO，加入适量CuO可以复原。4、解析：此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析各极发生的反应.A极(阴极)反应:2H+2e-=H2，B极(阳极)反应:2Cl-2e-=Cl2；C极(阴极)反应：Ag+ e- =Ag；D极(阳极)反应:4OH-4e-=2H2O+O2，根据电子守恒法可知,若整个电路中有4mol电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：2:2:4:1。练基础落实1答案A2答案C解析溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，AgCl=AgCl、Pb2SO=PbSO4，最后溶液就成了NaNO3溶液；而电解NaNO3溶液，实质上就是电解水，电解方程式为2H2O2H2O2。氧化产物和还原产物的质量之比为m(O2)m(H2)(1 mol32 gmol1)(2 mol2 gmol1)81，即C项正确。3答案D解析从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故对、错；电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故、对；某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可能实现，故对。所以D选项符合题意。4答案C解析直接加入溶质就能使溶液恢复到电解前的浓度应属于电解溶质型，即选C；AgNO3发生的电解反应是：4AgNO32H2O4AgO24HNO3，可加Ag2O或Ag2CO3；电解Na2SO4的水溶液实际电解的是水；电解KCl水溶液实际电解的是溶质和溶剂，类似电解NaCl溶液，通HCl气体能恢复原状。5 答案D解析计算型选择题，一般有一定的技巧性，不要先盲目计算，应先分析题干排除干扰：读题可知此NaOH溶液的电解实质是水被电解，则A、C错误，由于没指明条件无法计算气体的体积，B也错误。通过排除法，省去了计算的麻烦。练方法技巧6 答案(1)不变(2)ZnZn22e (3)1.28Cu22eCu解析(1)两极均为铜片，电解液为CuSO4溶液，这是一个电镀装置，电解过程中电解质溶液的浓度不变。(2)阳极为纯锌，为活泼金属，通电电解时，锌发生氧化反应：ZnZn22e。(3)若阳极为纯锌，阴极为铜片，不考虑H在阴极上放电，则阴极反应为Cu2得电子的还原反应：Cu22eCu。当电路中有0.04 mol电子通过时，有0.04 mol/264 gmol11.28 g铜析出。练综合拓展7 答案(1)阳极：4OH2H2OO24e阴极：4H2O4e2H24OH总反应式：2H2O通电,2H2O2(2)阳极：4OH2H2OO24e阴极：4H2O4e2H24OH总反应式：2H2O通电,2H2O2(3)阳极：2ClCl22e阴极：2H2eH2总反应式：2KCl2H2O通电,2KOHH2Cl2(4)阳极：4OH2H2OO24e阴极：4Ag4e4Ag总反应式：4AgNO32H2O通电,4AgO24HNO38 答案(1)正(2)Ag2.16(3)21 (4)不变不变增大减小(5)45.18解析电解5.00%的稀硫酸溶液，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2O2H2O2，V(H2)V(O2)21。据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。在336 mL气体中，V(H2)336 mL224 mL，为0.01 mol；V(O2)336 mL112 mL，为0.005 mol。说明电路上有0.02 mol电子转移，因此在b极(Pt、阴极)产生Ag：0.02 mol108 gmol12.16 g，即0.02 mol的Ag。则n(e)n(Ag)n(O2)n(H2)0.020.020.0050.01221。由Ag(阳)电极、Pt(阴)电极和AgNO3溶液组成的电解池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag的物质的量等于Ag电极被还原给溶液补充的Ag的物质的量，因此AgNO3溶液的浓度不变，溶液的pH也不变。电解5.00%的稀硫酸溶液时，由于其中的水发生电解，因此硫酸的浓度增大，H的浓度增大，故溶液的pH减小。设原5.00%的硫酸的质量为x，电解时消耗水0.01 mol18 gmol10.18 g，则5.00%x5.02%(x0.18 g)，解得x45.18 g。