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电解池教案第一课时 课题：第三节 电解池(一)授课班级课 时1教学目的知识与技能1、电解池教案第一课时pH值及整个溶液pH值的变化；2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。过程与方法利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理，了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。情感态度价值观通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。重 点理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。难 点理解电解原理，非惰性电极作阳极对电解产物的判断，电解原理的应用。教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动复习在前面我们已经学习了原电池的知识，谁能举例说明原电池是怎样的能量转化装置？学生讨论学生讨论后回答：原电池是把化学能转变成电能的装置。引入1799年，当意大利人发明了最原始的电池-伏打电池之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，电给世界带来了太多的不可思议，好奇心驱使着人们去进行各种尝试，想看看它还能否出现什么奇特的现象。1807年，当英国化学家载维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于产生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起了轰动。他随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、硅等元素，戴维成为发现化学元素最多的。这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的呢？ 电能如何才能转变成化学能呢？（展示几个电解工业的工厂实景）这就是本节课我们要共同探讨的问题。板书第四章 第三节 电解池(electrolytic cell)一、电解原理1、电解原理设疑我们已经知道，金属和电解质溶液都能导电，金属的导电过程是物理变化，电解质溶液的导电过程是否与金属的导电过程相同呢？学生实验学生以学习小组为单位完成实验（也可将该实验分三步实施），并观察、记录实验现象。教师巡回指导。(1) 将两要碳棒分别插进U型管内的CuCl2溶液中，观察现象 现象：碳棒表面无明显现象(2) 将两根碳棒用导线相连后，浸入U型管内的CuCl2溶液中，观察现象 现象：碳棒表面无明显现象(3) 将两根碳棒分别跟直流电源的正、负极相连接，浸入U型管内的CuCl2溶液中，接通电源，观察现象实验现象阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。问请大家根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。小结两极产物阴极铜 阳极氯气问氯化铜溶液在电流的作用下为什么会生成u和Cl2呢？ 讲CuCl2在水溶液中完全电离生成Cu2+和Cl-板书 CuCl2 Cu2+2Cl讲通电前，Cu2+和Cl在溶液里自由运动；通电后，在电场的作用下，带负电的Cl移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成Cl2放出，带正电的Cu2+移向阴极，并得到电子被还原成铜原子，覆盖在阴极上。投影播放课前制作的多媒体课件，模拟CuCl2溶液中Cu2+和Cl在通电前后的运动、变化情况。板书阴极：Cu2+2e=Cu（还原反应）阳极：2Cl-2e=Cl2（氧化反应）小结电解质溶液在导电过程中有新物质产生，是化学变化。板书2、基本概念(1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。(2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。小结：电解池的形成条件：（1）连接直流电源的两个电极；（2）电解质；（3）构成闭合回路学生活动让学生独立书写电解CuCl2溶液的化学反应方程式。（可以请12名学生到黑板上书写，然后讲评）板书 CuCl2CuCl2过渡下面我们再分析电解池的两个电极。板书3、电解池的两极讲电解池的两极是由与之相连的电源电极的极性决定的。板书阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）设疑电解质溶液是如何将电路沟通的呢？板书4、电解池中的电子的移动方向学生活动请学生讨论、总结并回答上面提出的问题。板书电源负极 电解池阴极 电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化）电解池阳极 电源正极讲由上面分析可知：电解质溶液的导电过程必须有阴阳离子的参与，如果溶液中的离子不参加反应，电路就不能沟通，所以电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。板书5、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程问从上已知CuCl2溶液中存在的离子有：Cu、Cl、OH、H为什么电解时，只有Cu和Cl放电？这要涉及到离子的放电顺序问题。板书6、离子的放电顺序讲由于各种离子得失电子的能力不同，因此，电解时离子放电难易也不同。板书阳离子：Ag+Hg2+H+Cu2+Fe2+Zn2+H+Al3+Na+K+阴离子：S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根讲电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。讲我们还要注意的是要先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性电极材料，则根据阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式板书7、电极产物的判断(1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)无氧酸根离子OH含氧酸根离子F (2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电板书8、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。讲首先要分清电极，并分析电极材料和电解质溶液中的阴阳离子，确定放电顺序，牢记三个守恒。电极反应必须写离子放电，总反应中弱电解质写化学式，且总反应中一定要注明条件。过下面，我们来重点介绍几组有代表性的电解池及其电极反应式的书写副板书用惰性电极电解烧杯里的溶液H2SO41、电解含氧酸阳极：4OH 4e = 2H2O+O2阴极：4H+ 4e = 2H2通电总的方程式：2H2O = 2H2+O2结论：用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后，酸的浓度增大，即H+增大，故溶液的PH减小。2、电解无氧酸阳极：2Cl 2e = Cl2阴极：2H+ 2e = 2H2 通电总的方程式：2HCl = H2+Cl2结论：用惰性电极电解无氧酸(除HF)，溶质消耗。电解的结果消耗了HCl，即H+减小，溶液的PH增大。3、电解可溶性碱阳极：4OH 4e = 2H2O+O2通电阴极：4H+ 4e = 2H2NaOHHCl总的方程式：2H2O = 2H2+O2结论：用惰性电极电解强碱实质是电解水。电解后，碱的浓度增大，即OH-增大，故溶液的PH增大。Na2SO44、电解活泼金属的含氧酸盐阳极：4OH 4e = 2H2O+O2通电阴极：4H+ 4e = 2H2总的方程式：2H2O = 2H2+O2结论：用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。电解后溶液的PH不变，等于7。5、电解不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl 2e = Cl2通电阴极：Cu2+ + 2e = Cu总的方程式：CuCl2 = 2Cu + Cl2结论：用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)，溶质消耗。电解的结果使Cu2+减小，溶液的H+减小，溶液的PH略有增大。NaClCu2+ +2H2OCu(OH)2 + 2H+6、电解活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl 2e = Cl2通电阴极：4H+ 4e = 2H2总的方程式：2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2结论：用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成碱，电解后溶液的PH增大。CuSO47、电解不活泼金属的含氧酸盐阳极：4OH 4e = 2H2O+O2通电阴极：Cu2+ + 2e = Cu总的方程式：2CuSO4 +2H2O = 2H2SO4+2Cu+O2结论：用惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成酸，溶液的PH减小。讲判断溶液中pH的变化，先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物，如果只产生H2没有O2则pH变大。如果只产生O2而无H2，则pH变小。如果既产生O2又有H2，若原溶液呈酸性，则pH减小；若原溶液呈碱性则pH增大；若原溶液呈中性则pH 不变。如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7 板书8、电解规律(1) 电解质分解型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解，水不参加反应(2) 电解水型：强碱、活泼金属的含氧酸、含氧酸等溶液的电解，只有水参加(3) 放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质的阴离子和水电离的H放电，溶质和水都参加反应，pH增大(4) 放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的OH离子放电，溶质和水都参加反应，pH减小。小结本节课我们学习了电解的原理，认识了电解池的功能，下面请同学们在总结本节知识以及回忆前面所学的原电池知识的前提下，填写课前所发放的表格，并注意比较。 投影1、电解与电离的比较电离电解条件电解质溶于水或熔化状态电解质电离后，再通直流电过程电解质电离成为自由移动的离子阴、阳离子定向移动，在两极上放电举例CuCl2 =Cu2+2Cl CuCl2CuCl2特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应，形成新物质联系 电解必须建立在电离的基础上2、原电池与电解池的比较 装置类别原电池电解池举例锌铜原电池电解氯化铜溶液形成条件1、活泼性不同的两电极(用导线连接)2、电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)3、形成闭合回路1、两电极接直流电源2、两电极插入电解质溶液中3、形成闭合回路电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)由电极本身决定阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极由外加电源决定电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 电子流向负极-导线-正极电源负极阴极电源正极阳极能量转变化学能转换为电能电能转换为自由能能否自发进行反应能够自发进行反应不能够自发进行主要应用1、金属电化腐蚀分析2、金属牺牲阳极的阴极保护法3、制造多种新化学电源1、电解食盐水(氯碱工业)2、冶炼活泼金属3、电解精炼实质使氧化还原反应中的电子通过导线定向转移形成电流使电流通过电解质溶液而阴阳两极引起氧化还原反应的过程知识结构与板书设计第四章 第三节 电解池(electrolytic cell)一、电解原理1、电解原理： CuCl2 Cu2+2Cl阴极：Cu2+2e=Cu（还原反应）阳极：2Cl-2e=Cl2（氧化反应）2、基本概念(1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。(2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。(3) 当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程CuCl2CuCl2、电解池的两极阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）、电解池中的电子的移动方向电源负极 电解池阴极 电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化）电解池阳极 电源正极4、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程5、离子的放电顺序阳离子：Ag+Hg2+Cu2+Fe2+Zn2+H+Al3+Na+K+阴离子：S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根6、电极产物的判断(1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)无氧酸根离子OH含氧酸根离子F (2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电7、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。8、电解规律(1) 电解质分解型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解，水不参加反应(2) 电解水型：强碱、活泼金属的含氧酸、含氧酸等溶液的电解，只有水参加(3) 放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质的阴离子和水电离的H放电，溶质和水都参加反应，pH增大(4) 放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的OH离子放电，溶质和水都参加反应，pH减小。教学回顾：第三节电解池之电解池原理1. 下列有关电解池的说法不正确的是 （ ）A. 电解池是把电能转化为化学能的装置。B. 电解池中阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动。C. 电解池中与电源正极相连的一极是阳极，发生氧化反应D. 电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程2. 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3. 下列关于电解槽的叙述中不正确的是 （ ）A. 与电源正极相连的是电解槽的阴极 B. 与电源负极相连的是电解槽的阴极C. 在电解槽的阳极发生氧化反应 D. 电子从电源的负极沿导线流入阴极4. 关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是 （ ）A. 电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B. 若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C. 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D. 电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性5. 在原电池和电解池的电极上发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的有 （ ）原电池的正极帮电解池的阳极所发生的反应；原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应A. B. C. D. 6. 以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生的气体的物质的量为0.010 mol，则阴极上析出Cu的质量为 ( )A. 0.64 g B. 1.28 g C. 2.56 g D. 5.12g7. 在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计合理的是 （ ）A. 锌做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有锌离子B. 铂作阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子C. 铁做阳极，铁制品做阴极，溶液中含有亚铁离子D. 锌做阴极，铁制品做阳极，溶液中含有锌离子8. 根据金属活动性顺序，Ag不能发生反应：2HCl +2Ag =2AgCl+H2。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四组电极和电解液中，为能实现该反应最恰当的是 ( )9. 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是 （ ）A. CuCl2 CuSO4 B. NaOH NaOHC. NaCl HCl D. CuSO4Cu(OH)210. （2008全国II理综，10）右图为直流电源电解稀Na2SO4 水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是 （ ）A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色11. （2008全国I理综，13）电解100mL含c(H+) = 0.30 molL-1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是 （ ）A. 0.10 molL-1Ag+ B. 0.20 molL-1 Zn2+C. 0.20 molL-1 Cu2+ D. 0.20 molL-1 Pb2+12pHa的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH a，则该电解质可能是 （ ）ANaOH BH2SO4 CAgNO3 DNa2SO4选择题答案：1234567891011121314二、填空题13. 从H+、Na+、Cu2+、Cl-、SO42-五种离子中组成电解质，按下列要求进行电解：（1）以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则可采用的电解质是_；（2）以铂片为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则可采用的电解质是_；（3以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少，进行电解，则可采用的电解质是_。14（18分）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。 Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则（说明：杂质发生的电极反应不必写出） X电极的材料是 ，电极反应式是 。 Y电极的材料是 ，电极反应式是 。15.（8分）右图为以惰性电极进行电解： （1）写出B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式： A：_，B：_， 总反应方程式：_； C：_， D：_，总反应方程式：_；（2）在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为_。16. 课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法，某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题:（1）电源A 极的名称是_。 （2）甲装置中电解反应的总化学方程式：_ _。（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_。（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是_（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是_（填化学式）。（5）装置丁中的现象是_。参考答案：123456789101112BCABDBACCDCA13、（1）HCl CuCl2 （2）H2SO4 NaHSO4 Na2SO4 （3）NaCl CuSO414、（1） 2H+ 2e- H2 放出气体，溶液变红。 2Cl 2e- Cl2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。（2） 纯铜 Cu2+ 2e- Cu 粗铜 Cu 2e- Cu2+15、19.（1）Cu2+2e-= Cu 2Cl-2e-Cl2 CuCl2 Cu+ Cl24Ag+4e-= 4Ag 4OH-4e-= 2H2O+O2 4AgNO3+2H2O= 4Ag+O2+4HNO3（2）2：2：4：116、（1）正极 (2) 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4 （3）1:1 （4）银 AgNO3 （5）Y极附近红褐色变深第二课时电解的应用【复习引入】上节课我们学习了有关电解的知识，知道了电解原理及电解时电能转变为化学能的事实。同时，通过分析知道了电解质溶液导电的实质及溶液中离子的放电顺序。电解原理在实际的工业生产中具有广泛的应用，本节课我们将学习其中的一些典型实例。【板书】二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水以制取烧碱、氯气和氢气【阅读】阅读教材相关内容回答下列问题：（1）在饱和食盐水中存在哪些离子，通电时这些离子如何移动？哪些离子放电？分别写出两极上的电极反应方程式。（2）两极上各有什么现象产生？如何检验有NaOH何Cl2生成？（3）若食盐溶液中有Ca2+、Mg2+、SO42等杂质离子，应选择哪些试剂除去？加入试剂应有怎样的顺序？【学生讨论后回答】（1）NaCl溶液中存在Na+、Cl、H+、OH，通电后H+、Na+移向阴极，Cl、OH移向阳极。根据离子放电顺序：阴极： 阳极：（2）阴极区产生无色无味的气体；阳极区产生黄绿色有刺激性气味的气体。阳极区产生的有刺激性气味的气体遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，检验为Cl2；阴极区加酚酞显红色，检验为NaOH。（3）Na2CO4、NaOH、BaCl2、HCl试剂，加入时BaCl2溶液要在加Na2CO4溶液前加入。【提问】写出该电解反应的总的化学方程式。【板书】2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH设疑】生产过程中，为什么强调是电解饱和食盐水？【讲述】上节课学习了理论上溶液中离子的放电顺序。在实际生产中，由于溶液中离子浓度的变化，常会出现放电顺序变化的情况，因此在氯碱工业中，为保证Cl先于OH放电，生成Cl2故使用饱和食盐水，以保证Cl浓度足够大先放电【过渡】下面我们再来学习电解的其他用途。【板书】2、电镀【阅读】阅读教材相关内容，回答：（1）电镀的主要目的是什么？（2）电镀时，通常把作阴极，把作阳极，用作电镀液。【学生讨论后回答，教师板书】阴极：待镀金属；阳极：镀层金属电解质溶液：含有镀层金属离子的盐溶液【讲述】由于在电镀过程中，镀层金属转化为离子进入溶液，而溶液中又有与镀层金属相同的离子，故电解前后电解质溶液的浓度不变。因此，电镀是一种特殊的电解。利用电解原理同样也可以进行铜的精炼。【讨论】（1）为什么要进行铜的电解精炼？（2）电解精炼铜时，用作阴极，用作阳极，用作电解液。【讨论后学生回答，教师板书】阳极：粗铜精炼阴极：电解质溶液：电极反应式：阳极：阴极：【讲述】铜作为活性电极放电，形成Cu2+进入溶液后，金属活泼性顺序位于Cu之后的Ag和Au等金属杂质，由于失电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解，于是以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。Zn、Fe、Ni等比Cu活泼的金属，先于Cu放电，形成离子进入溶液，但其离子得电子的能力弱于Cu2+，因此留在溶液中。【过度】电解原理的另一个应用是电冶金。【板书】3、电冶金【思考】（1）金属冶炼的本质是什么？（2）冶炼金属的方法有哪些？（3）电解冶炼主要适用于冶炼哪些金属？【学生讨论后回答】【板书】本质：【提问】以电解熔融NaCl得到金属Na为例，写出电极反应方程式和总反应方程式。阳极： 阴极：总反应：【小结】本节课我们学习了电解原理在实际生产生活中的应用，在巩固电解原理的同时，了解了化学原理在实际生产上的应用。实际生产上的过程很复杂，这里我们只停留在理论上进行讨论。15 / 15