第四章第三节 电解池学案

选修四第四章第3节电解池第一课时 电解原理课前预习学案一、预习目标预习实验“电解池原理”，初步把握实验原理、目的要求、材料用具和方法步骤。二、预习内容 “电解池原理”实验1实验原理：2材料用具实验仪器：小烧杯、玻璃棒、碳棒、导线、电流表、 电源、改进的塑料制电解槽；实验药品：CuCl2溶液、淀粉碘化钾试纸、NaOH溶液、CuSO4溶液、 片、 片。3实验步骤： ； ； 4观察和记录：三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一、学习目标1知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物；2能说出电解、电解池及形成条件；3正确使用实验器材，完成“电解池原理”实验操作。学习重难点：知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物。二、学习过程（一）电解原理1、试验探究CuCl2溶液CC 如图所示：与电源正极相连的电极叫 极，与电源负极相连的电极叫 极。若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电源开关，能否看到小灯泡发光？ 。给CuCl2溶液通电时现象：阴极上 ，经检验该物质是 。阳极上： ，经检验该物质是 。两支电极上发生的反应为：阳极： 。反应类型： 反应。阴极： 。反应类型： 反应。总反应式： 。 过程分析：CuCl2溶液能导电是因为存在 ，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作 移动，根据 相互吸引的原理，带负电的氯离子向 极移动，在阳极，氯离子失去电子被 为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向 极移动，在阴极铜离子获得电子被 成铜原子，覆盖在阴极上。2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。 所用电流一般为直流电还是交流电较好？ ！该过程中 能转化为 能！ 这是一个物理过程还是一个化学过程？ 过程！显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。3、电解池：将 能转化为 能的装置。 构成电解池的条件： 判断下列装置是否属于电解池：4、原电池与电解池的比较装置类别原电池电解池举例（图）电极名称反应类型能量转变反应是否自发进行在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电源的 极沿着导线到达 极，从 极沿着导线回到电源的 极。在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？ 。溶液中的 在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电子；溶液中的 在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。就是说：在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl两种离子呢？ 。水电离出少量的H和OH在电场作用下是否也要做定向移动呢？ 。通电时，溶液中的 两种离子都要向阴极移动， 都要向阳极移动。5、放电顺序阴极上：由于阴极上要 电子，不管阴极材料是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的 得电子。阳离子氧化性越强就越 得电子。因此阴极上氧化性强的离子 得电子。金属越不活泼，对应阳离子氧化性越 ，越 得电子。由此根据金属活动顺序表，分析下列离子得电子能力的强弱：金属活动顺序表 Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3严格讲：离子的放电能力与其浓度也有一定的关系，如酸溶液中：cH+(酸)c H+(水)，因而放电能力 。但在中学范围内一般不考虑上述金属离子浓度对其放电能力的影响。 、 、 、 、 、 等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。小结：质量增加，或有氢气产生的电极一定是 极。阳极上：电解池中阳极上要 电子，而 与溶液中的 都可失电子，因此阳极上的电极反应与 有关。由于一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。而阳极如果用石墨或金属铂（Pt）等难失电子的物质做惰性电极时，则是溶液中 失去电子。阴离子还原性越强就越 失去电子。根据非金属性的强弱，分析下列离子失电子能力的强弱：S2 I Br Cl OH（水或碱） 最高价含氧酸根离子 F。从CuCl2溶液的电解产物可知： 的失电子能力比 强。而氟原子的得电子能力很 ，因而F失电子能力最 。研究表明：OH的失电子能力比最高价含氧酸根离子强：4OH 4eO2 2H2O 、 等阴离子在水溶液中电解时不失电子。注意：放电顺序这个考点不难，但要细心，极易出错。要能根据放电顺序判断阴、阳极产物，如果是惰性电极则直接考虑溶液中离子的放电顺序。如果阳极是较活泼金属，那一定要能想起：一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。（二）电极方程式的书写 标出电极名称阴极或阳极 写出电极方程式：阳极： ；反应类型： 反应。阴极： ；反应类型： 反应。阴、阳两极中得、失电子的总数要 ，每一极上都要满足 和 守恒，总方程式可根据阴、阳两极的物质变化写出。（三）当堂练习：用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）1、CuCl2阴极： 阳极 总方程式： 电解质浓度 ，pH 电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。2、NaCl阴极： 阳极 总方程式： 电解质浓度 ，pH 电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。3、CuSO4阴极： 阳极 总方程式： 电解质浓度 ，pH 电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。4、 NaOH:阴极： 阳极 总方程式： 电解质浓度 ，pH 5、 H2SO4:阴极： 阳极 总方程式： 电解质浓度 ，pH 课后练习与提高1. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 A电解氢氧化钠稀溶液，溶液浓度增大pH变小B电解氯化钠溶液，溶液浓度减小pH不变C电解硝酸银溶液，要消耗OH-溶液pH变小D电解稀硫酸，实质是电解水，溶液pH不变2. 右图中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极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是 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CuCl23. 在一盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后： A.溶液的PH值增大； B.Na+和CO32-的浓度减小；C.溶液的浓度增大； D.溶液的浓度不变，有晶体析出；4. 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是： A.CuCl2（CuO）；B.NaOH（NaOH）；C.NaCl（HCl）； D.CuSO4Cu（OH）25. 用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是： A.CuSO4；B.AgNO3；C.BaCl2；D.H2SO4；6. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是： A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应； B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应；C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应；D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应；7. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH-，故溶液pH减小C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为118. 用惰性电极电解一定量的CuSO4稀溶液，下列说法中正确的是A阳极发生的电极反应为：Cu2+ + 2e =CuB阴极发生的电极反应为；4OH =2H2O + O2+ 4eC若有6.4g金属Cu析出，放出的O2一定为0.05 molD电解完成后，加入一定量的Cu(OH)2，溶液可能恢复到原来的浓度9. 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比是A123 B.321 C.631 D.632第二课时 电解的应用课前预习学案 一、预习目标预习铜的电解精炼和电镀铜的原理以及氯碱工业反应原理二、预习内容1、氯碱工业：电解 制 、 和 。电极反应方程式： 阳极： 阴极： 总方程式 该电解池中阳极用 电极（金属、惰性）2、电镀： 电镀时，通常把 作阴极，把 作阳极，用含有 作电镀液。3、 铜的精炼电解时，通常把 作阴极，把 作阳极，用含有 作电镀液。粗铜中的多数杂质沉积在电解槽底部，形成 4、 电冶金 对于 、 、 、 这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。工业上用电解 的方法制取金属钠，方程式 工业上用电解 的方法制取金属镁，方程式 工业上用电解 的方法制取金属铝，方程式 三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一、学习目标1知道铜的电解精炼和电镀铜的原理，2知道氯碱工业反应原理；3能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式。学习重难点：知道氯碱工业反应原理。二、学习过程1.电解食盐水【思考】（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样？（2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？（4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？（5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成?【知识总结】电解食盐水阳极： 阴极： 总式： 电解饱和食盐水可以制造 。阅读教材，回答离子交换膜法制烧碱的有关知识【小结】氯碱工业:离子交换膜法制烧碱2.铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜 含杂质 ( 等)阳极：Zn Fe Ni Cu Ag Au 阴极 : 思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？ 3. 电镀原理：电镀是利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。铁片铜片硫酸铜溶液电极： 阳极 金属或惰性电极 阴极 金属制品 电镀液：含有 金属离子的电解质溶液。溶液中CuSO4的浓度保持 或 4、电冶金制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极： 阴极： 总反应： 冶炼铝原理: 阳极： 阴极： 总式： 助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 需要定期补充【思考】工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?【思考与交流】试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同(提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）电解饱和食盐水电解熔融氯化钠电解质电解装置电极反应电解产物【小结】1. 电源、电极、电极反应关系与电源正极相连 极 极与电源负极相连发生 反应 离子移向 离子移向发生 反应课后练习与提高1、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是： A、CuSO4；B、AgNO3；C、BaCl2；D、H2SO4；2、两串联电解池，左边放硫酸铜，右边放一定量的某硝酸盐溶液，电解时当左池有1.6gCu析出时，右池析出0.45g固体，则右池溶质为： A、AgNO3；B、NaNO3；C、Mg（NO3）2；D、Al（NO3）3；3、用惰性电极实现电解，下列说法正确的是：A、电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变；B、电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小；C、电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2；D、电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1；4、右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是A、a为负极、b为正极； B、a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；5、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是A、a为正极，b为负极；NaClO和NaClB、a为负极，b为正极；NaClO和NaClC、a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD、a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl6、从H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO42-离子中，选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解(均是惰性电极)：(1) 电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是 ；(2)电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是 ；(3)电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是 ；7、工业上处理含Cr2O72的酸性工业废水用以下方法：往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；过滤回收沉淀，废水达到排放标准。试回答：（1）电解时的电极反应：阳极：阴极：（2）写出Cr2O72转变成Cr3+的离子反应方程式： ；（3）电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？ ； ；参考答案：1、AB；2、A； 3、D；4、C；5 .B6、（1）HCl，CuCl2；（2）H2SO4，Na2SO4；（3）NaCl，BaCl2； - 10 -