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
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4-3-1 電解池(第一課時(shí))【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(diǎn)】學(xué)習(xí)重點(diǎn):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(diǎn):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(shí)驗(yàn)探究:教材P79頁(yè)“實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)?陽離子向 極移動(dòng),陰離子向 極移動(dòng)【問題3】預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)象:陰極上: ,經(jīng)檢驗(yàn)該物質(zhì)是 。陽極上: ,經(jīng)檢驗(yàn)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?yàn)榇嬖?,通電后這些自由移動(dòng)的離子,在電場(chǎng)作用下作 移動(dòng),帶負(fù)電的氯離子向 極移動(dòng),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(dòng),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(gè) 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(diǎn)(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(shí)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(qiáng)就越 得電子。金屬越不活潑,對(duì)應(yīng)陽離子氧化性越 ,越 得電子。由此根據(jù)金屬活動(dòng)順序表,分析下列離子得電子能力的強(qiáng)弱:(1)金屬活動(dòng)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(shí)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(shí):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(shí):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(jià)含氧酸根離子 F【小結(jié)】當(dāng)陽極為活潑金屬時(shí),金屬電極優(yōu)先放電。2 電解質(zhì)溶液電解規(guī)律:實(shí) 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(qiáng)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(shí),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(cè)】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(dòng)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(shí),Cl-向陰極移動(dòng),Na+向陽極移動(dòng)D相同時(shí)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(dòng)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(gè)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)是 。(2)通電后離子運(yùn)動(dòng)方向:陽離子 (填離子符號(hào))移向鐵電極,發(fā)生 反應(yīng);陰離子 (填離子符號(hào))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(gè)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(gè)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。【學(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(yùn)動(dòng)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(dòng),陽離子向陽極移動(dòng)D相同時(shí)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(dòng)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(shí)驗(yàn):(1)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象是:檢流計(jì)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?rùn)的淀粉KI試紙 。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 (3)實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)。通電時(shí),在電場(chǎng)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(shí),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(shí):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(shí)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(shí)的各種變化情況,如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動(dòng)、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:AgCu2HPb2Fe2Zn2(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(qiáng)的陰離子失去電子被氧化。其放電順序:金屬陽極S2IClOH含氧酸根。3用惰性電極進(jìn)行電解時(shí)的電解規(guī)律用惰性電極進(jìn)行電解時(shí)各種變化情況簡(jiǎn)析:類型電極反應(yīng)特點(diǎn)溶液種類電解對(duì)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(shí)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(cuò)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(shí),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(shí),電極本身不會(huì)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(shí)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(shí)間后再加入一定量的某種物質(zhì)(方括號(hào)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(shí)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(fèi)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_?!究偨Y(jié)與反思】通過自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)相結(jié)合對(duì)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(cè)】1 A 2 D【合作探究】 探究活動(dòng)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(dòng), Cl、OH,Cu2、H2. , IClOHSO42;,AgCu2HNa。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(diǎn)溶液種類電解對(duì)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(jì)量數(shù)是整數(shù),既表示微粒個(gè)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(hào)及單位無必須注明(正號(hào)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(cè)】1B 2D 3D 4C 5B 6B 7056 L 1- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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