2018-2019年高中化學 第04章 電化學基礎 專題4.3.1 電解原理導學案 新人教版選修4.doc

4-3-1 電解池（第一課時）【學習目標】1 理解電解原理，初步掌握一般電解反應產(chǎn)物的判斷方法 2 掌握電解質溶液中離子的放電順序及電解質溶液的電解規(guī)律（惰性電極）3掌握電解電極方程式的書寫【學習重難點】學習重點：掌握電解電極方程式的書寫；掌握電解質溶液中離子的放電順序及電解質溶液的電解規(guī)律（惰性電極）學習難點：掌握電解電極方程式的書寫；掌握電解質溶液中離子的放電順序及電解質溶液的電解規(guī)律（惰性電極）【自主預習】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】預測一下將發(fā)生怎樣的電極反應？在陰極上發(fā)生電極反應（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)檢驗該物質是 。陽極上： ，經(jīng)檢驗該物質是 。電極反應式：陽極： 反應類型： 反應。陰極： 反應類型： 反應?？偡磻剑?過程分析：CuCl2溶液能導電是因為存在 ，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 能轉化為 能。 這是一個 過程（物理？化學？）顯然：電解質溶液的導電過程就是 的過程。3 電解池：將 能轉化為 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（能量轉化）離子遷移方向發(fā)生氧化反應的電極發(fā)生還原反應的電極相同點(從原理分析二電解電極反應的分析 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】 質量增加，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】當陽極為活潑金屬時，金屬電極優(yōu)先放電。2 電解質溶液電解規(guī)律：實 例電極反應PH變化使電解質溶液復原的物質電解溶劑型含氧酸 H2SO4陰極：陽極：總反應：強堿 NaOH活潑金屬的含氧酸鹽 Na2SO4電解溶質型無氧酸 HCl陰極：陽極：總反應：不活潑金屬的無氧酸鹽 CuCl2陰極：陽極：總反應：溶劑和溶質均被電解型活潑金屬的無氧酸鹽 NaCl陰極：陽極：總反應：不活潑金屬的含氧酸鹽 CuSO4陰極：陽極：總反應： 【小結】 用惰性電極電解時，若使電解后的溶液恢復原狀態(tài)，應遵循“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： ；反應類型： 反應。陰極： ；反應類型： 反應。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，兩極半反應相加得總方程式； 【練習】用石墨電極電解下列電解質溶液，寫出其電極反應式（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： 【預習檢測】1. 下列關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D. 電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極2 下列關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金屬導線中，電子從電源的負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；陰離子 (填離子符號)移向石墨電極，發(fā)生 反應。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 或熔融電解質而在兩個電極上引起 的過程。（2）電解池是將 轉化為 的裝置。（3）電極名稱陰極：與電源 相連的電極，發(fā)生 反應；陽極：與電源 相連的電極，發(fā)生 反應。（4）電解池的構成條件：具有與 相連接的兩個電極(陰極、陽極)，插入 溶液或熔融電解質中，形成 。歸納總結（1）電解池的工作原理示意圖 （2）電解質導電的過程就是電解質的電解過程?！緦W以致用】1下列關于電解池的敘述中，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金屬導線中，電子從電源的負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 ；與負極相連的b極上逐漸覆蓋了一層 ；與正極相連的a極一側有 產(chǎn)生，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙 。（2）實驗結論是 （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極電極反應式是2Cl2e=Cl2，b極電極反應式是Cu22e=Cu，總反應式是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、鹽電解質溶液：H2SO4；HCl；NaOH；Na2SO4；CuCl2；NaCl；CuSO4?；卮鹣铝袉栴}：（1）陰極反應式與相同的有 ，其電極反應式是2H2e=H2；與相同的有 ，其電極反應式是Cu22e=Cu。（2）陽極反應式與相同的有 ，其電極反應式是4OH4e=O22H2O；與相同的有 ，其電極反應式是2Cl2e=Cl2。（3）寫出下列電解的化學方程式 （4）只水發(fā)生電解的是 ，只電解質本身發(fā)生電解的是 ，電解質和水都發(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原，只加入水的是 ，只加入電解質的是 ；欲使電解后的復原需 ，欲使電解后的復原需加入 。歸納總結1分析電解問題的基本方法思路（1）通電前：電解質溶液中含有哪些陰、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）正確書寫電極反應式，要注意原子數(shù)、電荷數(shù)是否守恒。（4）能結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，發(fā)生反應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用惰性電極進行電解時的電解規(guī)律用惰性電極進行電解時各種變化情況簡析：類型電極反應特點溶液種類電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原電解水型陰極： 陽極： NaOH H2SO4 Na2SO4 電解電解質型電解質電離出的陰、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：電解質的陰離子放電NaCl 放O2生酸型陰極：電解質的陽離子放電陽極：H2O放出O2生成酸CuSO4 【學以致用】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是( )AH2、Cl2 BCu、Cl2 CH2、O2 DCu、O2【歸納總結】 【鞏固練習】1如圖所示的裝置能夠組成電解池的是( ) 2下列關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變成化學能的裝置B電解池中發(fā)生的反應是非自發(fā)的氧化還原反應C電解池工作時，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應D電解池放電時，電極本身不會參加電極反應3用石墨作電極，電解下列物質的溶液，其實質不是電解水的是( )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(方括號內(nèi)物質)，能夠使溶液恢復到原來的成分和濃度的是( )AAgNO3AgNO3 BNaOHH2OCKClKCl DCuSO4Cu(OH)26在某電解質溶液中，用M和N作電極，通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)M極質量減小，N極質量增大，符合這一情況的是( )A電解質溶液是稀硫酸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的質量為32 g，則陽極上產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為_；常溫下，若將電解后的溶液稀釋至1 L，則溶液的pH約為_。【總結與反思】通過自評、互評、師評相結合對本節(jié)學習過程進行反思感悟。 【參考答案】【自主預習】一、4 【預習檢測】1 A 2 D【合作探究】 探究活動二1（1）發(fā)生偏轉；紅色物質；有刺激性氣味的氣體，變藍（2）電解質CuCl2溶液在導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】類型電極反應特點溶液種類電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原電解水型陰極：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型電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質減小增大加氯化氫CuCl2電解質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：電解質的陰離子放電NaCl電解質和水生成新電解質增大加氯化氫放O2生酸型陰極：電解質的陽離子放電陽極：H2O放出O2生成酸CuSO4電解質和水生成新電解質減小加氧化銅普通化學方程式熱化學方程式化學計量數(shù)是整數(shù)，既表示微粒個數(shù)又表示該物質的物質的量可以是整數(shù)也可以是分數(shù)，只表示該物質的物質的量狀態(tài)不要求注明必須在分子式后注明H正負號及單位無必須注明(正號常省略)意義表明了化學反應中的物質變化不僅表明了化學反應中的物質變化，也表明了化學反應中的能量變化遵循規(guī)律原子守恒原子守恒和能量守恒【學以致用】2 D 3 B【自我檢測】1B 2D 3D 4C 5B 6B 7056 L 1