高中化学《电解池》学案2新人教版选修4

1CCCH3CH2OH稀H2SO4CuC稀H2SO4FeC稀H2SO4玻璃棒玻璃棒稀H2SO4CCu第三节电解池学案2011-11-24【课标解读】1.理解电解原理2.了解氯碱工业反应原理及氯碱工业简介3.了解铜的电解精炼与镀铜【课前预习】一、电解原理如图所示：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：①②③④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。CuCl2溶液CC×2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：c[H+(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－－4e－＝O2↑＋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。练习：一、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、HCl: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。小结：经过总方程式发现以上两个电解池反应的电解对象都是，这一类电解反应称为电解电解质型3、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。小结：经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是，这一类电解反应称为放H2生碱型。4、CuSO4阴极：阳极总方程式：电解质浓度总方程式：电解质浓度，pH电解对象：，要把电解质溶液复原，加。小结：经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是，这一类电解反应称为放O2生酸型。5、NaOH:阴极：阳极总方程式：电解质浓度，pH6、H2SO4:阴极：阳极总方程式：电解质浓度，pH7、Na2SO4:阴极：阳极总方程式：电解质浓度，pH小结：经过总方程式发现以上三个电解池反应的电解对象都是，要把电解质溶液复原，加。这一类电解反应称为电解水型。4、电极方程式的书写①标出电极名称—阴极或阳极②写出电极方程式：阳极：；反应类型：反应。3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。二、用铜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、H2SO4:阴极：阳极总方程式：2、ZnSO4:阴极：阳极总方程式：3、CuSO4阴极：阳极总方程式：发散：1、在电解水实验中，常加入一定量的NaOH溶液和H2SO4溶液，对电解水的现象和结果有无影响？。为何加入一定量的NaOH溶液和H2SO4液？。能否改为加入HCl溶液？。能否把阴极上的石墨改为Fe？。能否把阳极上的石墨改为Fe？。2、能否设计一个装置，使反应：Cu＋H2SO4＝CuSO4＋H2↑能够进行？三、电解原理的应用：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【课堂练习】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①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。②Y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①X电极的材料是，电极反应式是。②Y电极的材料是，电极反应式是。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）4ANa2SO4CFe【反馈练习】下列图示中关于铜电极的连接错误的是（C）2、下列叙述中不正确的是（）A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应B．原电池跟电解池连接后，电子从电池负极流向电解池阳极C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化作用D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢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1:2D．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1:14、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，电解液的pH增大了的是（）A、H2SO4B、KOHC、AgNO3D、Na2SO45、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变红的区域是（）A．Ⅰ和Ⅲ附近B．Ⅰ和Ⅳ附近C．Ⅱ和Ⅲ附近D．Ⅱ和Ⅳ附近6、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7、关于电解NaCI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人KI溶液，溶液呈棕色C．若在阴极附近的溶液中滴人酚酞试液，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，充分搅拌后落液呈中性8、下列描述中，不符合生产实际的是（）A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极9、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NaCl10、把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯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、铝的物质的量之比为（）A．1︰2︰3B．3︰2︰1C．6︰3︰1D．6︰3︰211、下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（）A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2+2H2O+4e-==4OH－C．粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu－2e－==Cu2+D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－==Fe2+12、阳极电极反应式：阴极电极反应式：总反应式：一定时间后，若把电源正负极调换，产生的现象有：【问题在线】