2018-2019年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ) 專題4.3.1 電解原理導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修4.doc

4-3-1 電解池（第一課時）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 理解電解原理，初步掌握一般電解反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法 2 掌握電解質(zhì)溶液中離子的放電順序及電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（惰性電極）3掌握電解電極方程式的書寫【學(xué)習(xí)重難點】學(xué)習(xí)重點：掌握電解電極方程式的書寫；掌握電解質(zhì)溶液中離子的放電順序及電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（惰性電極）學(xué)習(xí)難點：掌握電解電極方程式的書寫；掌握電解質(zhì)溶液中離子的放電順序及電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（惰性電極）【自主預(yù)習(xí)】一 電解原理1實驗探究：教材P79頁“實驗4-2”【問題1】通電前，CuCl2溶液中存在陽離子： 陰離子： 【問題2】如圖所示：與電源正極相連的電極叫 極，與電源負(fù)極相連的電極叫 極。 通電后，溶液中的離子如何運動？陽離子向 極移動，陰離子向 極移動【問題3】預(yù)測一下將發(fā)生怎樣的電極反應(yīng)？在陰極上發(fā)生電極反應(yīng)（或者說放電）的離子是 在陽極上放電的離子是 給CuCl2溶液通電時現(xiàn)象：陰極上： ，經(jīng)檢驗該物質(zhì)是 。陽極上： ，經(jīng)檢驗該物質(zhì)是 。電極反應(yīng)式：陽極： 反應(yīng)類型： 反應(yīng)。陰極： 反應(yīng)類型： 反應(yīng)?？偡磻?yīng)式： 過程分析：CuCl2溶液能導(dǎo)電是因為存在 ，通電后這些自由移動的離子，在電場作用下作 移動，帶負(fù)電的氯離子向 極移動，在陽極，氯離子失去電子被 為氯原子，并兩兩結(jié)合成氯分子，從陽極放出，帶正電的銅離子向 極移動，在陰極銅離子獲得電子被 成銅原子，覆蓋在陰極上。2 電解：使電流通過 溶液而在陰、陽兩極引起 的過程。該過程中 能轉(zhuǎn)化為 能。 這是一個 過程（物理？化學(xué)？）顯然：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是 的過程。3 電解池：將 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置。4原電池與電解池的比較裝置類別原電池電解池原理（能量轉(zhuǎn)化）離子遷移方向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極相同點(從原理分析二電解電極反應(yīng)的分析 1 放電順序陰極：由于陰極上要 電子，不管陰極材料是金屬還是石墨，此時都不能得電子，因此只能是溶液中的 得電子。陽離子氧化性越強就越 得電子。金屬越不活潑，對應(yīng)陽離子氧化性越 ，越 得電子。由此根據(jù)金屬活動順序表，分析下列離子得電子能力的強弱：（1）金屬活動順序表 （2）（用“”表示）Ag+ Hg2+ (Fe3+ )Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ Al3（3） 、 、 、 、 等活潑金屬陽離子在水溶液中電解時不得電子?！拘〗Y(jié)】 質(zhì)量增加，或有氫氣產(chǎn)生的電極一定是 極。陽極：活性材料作電極時：金屬在陽極 電子被 成 離子進(jìn)人溶液，用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰離子的放電順序（由易到難）（用“”表示）：S2 I Br Cl OH（水或堿） 最高價含氧酸根離子 F【小結(jié)】當(dāng)陽極為活潑金屬時，金屬電極優(yōu)先放電。2 電解質(zhì)溶液電解規(guī)律：實 例電極反應(yīng)PH變化使電解質(zhì)溶液復(fù)原的物質(zhì)電解溶劑型含氧酸 H2SO4陰極：陽極：總反應(yīng)：強堿 NaOH活潑金屬的含氧酸鹽 Na2SO4電解溶質(zhì)型無氧酸 HCl陰極：陽極：總反應(yīng)：不活潑金屬的無氧酸鹽 CuCl2陰極：陽極：總反應(yīng)：溶劑和溶質(zhì)均被電解型活潑金屬的無氧酸鹽 NaCl陰極：陽極：總反應(yīng)：不活潑金屬的含氧酸鹽 CuSO4陰極：陽極：總反應(yīng)： 【小結(jié)】 用惰性電極電解時，若使電解后的溶液恢復(fù)原狀態(tài)，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則，一般加入陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物。 3電極方程式的書寫（以電解ZnSO4為例） 標(biāo)出電極名稱陰極或陽極；分析、比較出陰陽極分別放電的離子： 寫出電極方程式：陽極： ；反應(yīng)類型： 反應(yīng)。陰極： ；反應(yīng)類型： 反應(yīng)。陰、陽兩極中得、失電子的總數(shù)要 ，每一極上都要滿足 和 守恒，兩極半反應(yīng)相加得總方程式； 【練習(xí)】用石墨電極電解下列電解質(zhì)溶液，寫出其電極反應(yīng)式（注意得失電子的順序）（1） AgNO3陰極： 陽極 總方程式： （2） KCl陰極： 陽極 總方程式： 【預(yù)習(xí)檢測】1. 下列關(guān)于電解池的敘述中不正確的是（ ）A. 與電源正極相連的是電解池的陰極B. 與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極C. 在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)D. 電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極2 下列關(guān)于電解池形成的閉合回路的敘述中，正確的是（ ）A電解池的閉合回路僅是電子的定向移動形成的B金屬導(dǎo)線中，電子從電源的負(fù)極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極C電解熔融的NaCl時，Cl-向陰極移動，Na+向陽極移動D相同時間內(nèi)，陽離子在陰極上得到的電子與陰離子在陽極上失去的電子數(shù)相等 合作探究探究活動一：電解的原理1 右圖為工業(yè)上電解熔融氯化鈉生產(chǎn)金屬鈉的裝置示意圖。容器中盛有熔融的氯化鈉，兩側(cè)分別插入石墨片和鐵片作為電極材料，兩個電極分別與電源的正極和負(fù)極相連。（1）通電前，熔融NaCl中存在的微粒有 ，這些微粒的運動狀態(tài)是 。（2）通電后離子運動方向：陽離子 (填離子符號)移向鐵電極，發(fā)生 反應(yīng)；陰離子 (填離子符號)移向石墨電極，發(fā)生 反應(yīng)。電極上發(fā)生的變化是鐵電極：2Na2e=2Na；石墨電極：2Cl2e=Cl2。（3）由以上分析可知：熔融的NaCl在 作用下發(fā)生了 ，分解生成了 。2電解和電解池（1）電解是使直流電通過 或熔融電解質(zhì)而在兩個電極上引起 的過程。（2）電解池是將 轉(zhuǎn)化為 的裝置。（3）電極名稱陰極：與電源 相連的電極，發(fā)生 反應(yīng)；陽極：與電源 相連的電極，發(fā)生 反應(yīng)。（4）電解池的構(gòu)成條件：具有與 相連接的兩個電極(陰極、陽極)，插入 溶液或熔融電解質(zhì)中，形成 。歸納總結(jié)（1）電解池的工作原理示意圖 （2）電解質(zhì)導(dǎo)電的過程就是電解質(zhì)的電解過程?！緦W(xué)以致用】1下列關(guān)于電解池的敘述中，正確的是( )A電解池中的閉合回路僅是由電子的定向運動形成的B金屬導(dǎo)線中，電子從電源的負(fù)極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極C在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動D相同時間內(nèi)，陽離子在陰極上得到的電子數(shù)與陰離子在陽極上失去的電子數(shù)相等探究活動二：酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律1 按右圖所示裝置完成CuCl2溶液的電解實驗：（1）實驗過程中觀察到的現(xiàn)象是：檢流計指針 ；與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層 ；與正極相連的a極一側(cè)有 產(chǎn)生，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙 。（2）實驗結(jié)論是 （3）實驗原理分析氯化銅溶液中的電離過程有CuCl2=Cu22Cl，H2OHOH；溶液中存在的離子有 。通電前，這些離子在溶液中做自由運動。通電時，在電場的作用下，溶液中的離子做 ，即 趨向a極， 趨向b極。a極電極反應(yīng)式是2Cl2e=Cl2，b極電極反應(yīng)式是Cu22e=Cu，總反應(yīng)式是CuCl2CuCl2。2有下列兩組離子：Cu2、Na、H、Ag；Cl、I、SO、OH。用惰性電極電解時，移向陽極的是 ，放電先后順序是 ；移向陰極的是 ，放電先后順序是 。3用惰性電極電解下列酸、堿、鹽電解質(zhì)溶液：H2SO4；HCl；NaOH；Na2SO4；CuCl2；NaCl；CuSO4?；卮鹣铝袉栴}：（1）陰極反應(yīng)式與相同的有 ，其電極反應(yīng)式是2H2e=H2；與相同的有 ，其電極反應(yīng)式是Cu22e=Cu。（2）陽極反應(yīng)式與相同的有 ，其電極反應(yīng)式是4OH4e=O22H2O；與相同的有 ，其電極反應(yīng)式是2Cl2e=Cl2。（3）寫出下列電解的化學(xué)方程式 （4）只水發(fā)生電解的是 ，只電解質(zhì)本身發(fā)生電解的是 ，電解質(zhì)和水都發(fā)生電解的是 。（5）電解后溶液的pH顯著增大的是 ，減小的是 ，不變的是 。（6）欲使電解后的溶液復(fù)原，只加入水的是 ，只加入電解質(zhì)的是 ；欲使電解后的復(fù)原需 ，欲使電解后的復(fù)原需加入 。歸納總結(jié)1分析電解問題的基本方法思路（1）通電前：電解質(zhì)溶液中含有哪些陰、陽離子(包括水電離出的H和OH)。（2）通電時：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析誰優(yōu)先放電(注意活潑金屬作陽極時優(yōu)先放電)。（3）正確書寫電極反應(yīng)式，要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。（4）能結(jié)合題目要求分析電解時的各種變化情況，如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動、離子濃度的變化、pH變化等。2電極反應(yīng)規(guī)律（1）陰極：無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子放電順序：Ag>Cu2>H>Pb2>Fe2>Zn2（2）陽極：電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化。其放電順序：金屬陽極>S2>I>Cl>OH>含氧酸根。3用惰性電極進(jìn)行電解時的電解規(guī)律用惰性電極進(jìn)行電解時各種變化情況簡析：類型電極反應(yīng)特點溶液種類電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰極： 陽極： NaOH H2SO4 Na2SO4 電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl CuCl2 放H2生堿型陰極：H2O放出H2生成堿陽極：電解質(zhì)的陰離子放電NaCl 放O2生酸型陰極：電解質(zhì)的陽離子放電陽極：H2O放出O2生成酸CuSO4 【學(xué)以致用】2用惰性電極電解AgNO3溶液，下列說法不正確的是( )A電解過程中陰極質(zhì)量不斷增加B電解過程中溶液的pH不斷降低C此時向溶液中加入適量的Ag2O固體可使溶液恢復(fù)到電解前的狀況D電解后兩極產(chǎn)生的氣體體積比為213用石墨作電極電解CuCl2和KCl的混合溶液，電解初期陰極和陽極分別析出的物質(zhì)是( )AH2、Cl2 BCu、Cl2 CH2、O2 DCu、O2【歸納總結(jié)】 【鞏固練習(xí)】1如圖所示的裝置能夠組成電解池的是( ) 2下列關(guān)于電解池工作原理的說法中，錯誤的是( )A電解池是一種將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置B電解池中發(fā)生的反應(yīng)是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)C電解池工作時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)D電解池放電時，電極本身不會參加電極反應(yīng)3用石墨作電極，電解下列物質(zhì)的溶液，其實質(zhì)不是電解水的是( )ANaNO3 BNaOHCNa2SO4 DNaCl4用惰性電極電解下列溶液，其中隨著電解的進(jìn)行，溶液pH逐漸減小的是( )氯化鈉溶液 硫酸銅溶液 氫氧化鈉溶液 稀硫酸 稀鹽酸 硫酸鈉溶液A BC D5用惰性電極電解下列溶液一段時間后再加入一定量的某種物質(zhì)(方括號內(nèi)物質(zhì))，能夠使溶液恢復(fù)到原來的成分和濃度的是( )AAgNO3AgNO3 BNaOHH2OCKClKCl DCuSO4Cu(OH)26在某電解質(zhì)溶液中，用M和N作電極，通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)M極質(zhì)量減小，N極質(zhì)量增大，符合這一情況的是( )A電解質(zhì)溶液是稀硫酸B金屬M是陽極，N是陰極CM和N是石墨電極DM是陰極，N是陽極7用惰性電極電解CuSO4溶液。若陰極上析出Cu的質(zhì)量為32 g，則陽極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_；常溫下，若將電解后的溶液稀釋至1 L，則溶液的pH約為_。【總結(jié)與反思】通過自評、互評、師評相結(jié)合對本節(jié)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思感悟。 【參考答案】【自主預(yù)習(xí)】一、4 【預(yù)習(xí)檢測】1 A 2 D【合作探究】 探究活動二1（1）發(fā)生偏轉(zhuǎn)；紅色物質(zhì)；有刺激性氣味的氣體，變藍(lán)（2）電解質(zhì)CuCl2溶液在導(dǎo)電過程中有金屬銅析出，并產(chǎn)生了氯氣；（3）Cu2、Cl、H、OH，定向移動， Cl、OH，Cu2、H2. ， I>Cl>OH>SO42；，Ag>Cu2>H>Na。3. （1），（2），（3）2H2O2H2O2；2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；2CuSO42H2O2H2SO42CuO2。（4），（5），（6），通入HCl氣體，CuO【歸納總結(jié)】類型電極反應(yīng)特點溶液種類電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰極：2H2e=H2陽極：4OH4e=2H2OO2NaOH水增大增大加水H2SO4水增大減小加水Na2SO4水增大不變加水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大加氯化氫CuCl2電解質(zhì)減小略增大加氯化銅放H2生堿型陰極：H2O放出H2生成堿陽極：電解質(zhì)的陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大加氯化氫放O2生酸型陰極：電解質(zhì)的陽離子放電陽極：H2O放出O2生成酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加氧化銅普通化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式化學(xué)計量數(shù)是整數(shù)，既表示微粒個數(shù)又表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù)，只表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量狀態(tài)不要求注明必須在分子式后注明H正負(fù)號及單位無必須注明(正號常省略)意義表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化不僅表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化，也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化遵循規(guī)律原子守恒原子守恒和能量守恒【學(xué)以致用】2 D 3 B【自我檢測】1B 2D 3D 4C 5B 6B 7056 L 1