2022年高中化学选修电解池教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 电解池教案 一电解池的构成条件和工作原理 电能化学能两个电极；有外接电源；有电解质溶液 阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连 阴极：本身不反应,溶液中阳离子得电子发生仍原反应 阳极：发生氧化反应,如是惰性中极,就是溶液中阴离子失电子 电源负极阴极,阳极电源正极 以电解 CuCl2 溶液为例1电极 阳极与电源正极相连 阴极与电源负极相连 隋性电极只导电 , 不参加氧化仍原反应 C/Pt/Au 活性电极既导电又参加氧化仍原反应 Cu/Ag【问】：通电前和通电时分别发生了怎样的过程？通电前： CuCl2=Cu 2+2Cl- H2O H +OH通电

2、中：阳离子（ Cu 2+,H+）向阴极移动被仍原；阴离子（ Cl-,OH-）向阳极移动被氧化【讲】：即在电极上分别发生了氧化仍原反应,称电极反应；2电极反应 阳氧阴仍 【巧记】: 阳氧 yang 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 阳极： 2Cl- -2e-=Cl2 氧化 阴极： Cu 2+2e-=Cu仍原 总电极方程式： _ 3电解：电流 外加直流电 通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化仍原反应 被动的不是自发的 的过程叫电解；电解池：借助电流引起氧化仍原反应的装置,即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽；【问】

3、：构成电解池的条件是什么？【答】电源、电极、电解质构成闭和回路；【摸索】：电解 CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电,阴极放电的是 Cu 2+而不是 H +？二离子放电次序：阴极：阳离子放电（得电子）次序氧化性Ag +Hg 2+Fe 3+Cu 2+H +Pb 2+Sn 2+Fe 2+Zn 2+Al3+Mg 2+Na +Ca 2+K +阳极:1 是惰性电极（ Pt ,Au,石墨）时：阴离子在阳极上的放电次序（失 e- ）:S2-I- Br-Cl-OH-NO-SO 2-F-SO32-/MnO4-OH- 2 是活性电极（在金属活动次序表中 身溶解放电Ag 以前）时：电极本【练习】：电

4、解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的 电极方程式；三电解规律（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐,实质上是电解名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 水,电解水型；（2）电解不活泼金属的含氧酸盐,阳极产生氧气,阴极析出不活泼 金属,放氧生酸型；【练习】：电解硫酸铜方程式；加入以下哪些物质可以复原到硫酸铜原先的溶液：氧化铜、氢氧化 铜、铜、碳酸铜；（3）电解不活泼金属无氧酸盐,实际上是电解电解质本身,分解电 解质型；（4）电解活泼金属（ K/Ca/Na）的无氧酸盐,阴极产生氢气,阳极析 出非金属,放氢

5、生碱型；pH值的变化 四电解中电极邻近溶液（1）电极区域 A 阴极 H +放电产生 H2,阴极区域 pH变大； B 阳极 OH-放电产生 O2,阳极区域 pH变小；（2）电解质溶液中 A电解过程中 , 既产生 H2, 又产生 O2, 就原溶液呈 酸性的 pH变小, 原溶液呈碱性的 pH变大, 原 溶液呈中性的 pH不变（浓度变大）； B 电解过程中 , 无 H2 和 O2 产生, pH 几乎不变；但象 CuCl2变大 C电解过程中 , 只产生 H2, pH 变大；D电解过程中 , 只产生 O2, pH 变小；过渡：假如把阳极换成铜棒,阳极发生的反应就是铜自身溶解,假如 电解质是硫酸,阴极析出的

6、是什么？也是铜,这就是我们的铜 的电解精炼法；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、电解原理的应用5.1 电解饱和食盐水 5.1.1 装置2原理 1 电极反应：阳极：发生氧化反应、电极反应式为：阴极：发生仍原反应,电极反应式为：电解 2Cl 2e=Cl22H2e=H22 总反应式： 2NaCl2H2O= 2NaOHCl2 H2电解离子方程式： 2Cl2H2O= 2OHCl 2 H25.2 电镀 1 定义电镀是应用电原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法； 2 电镀池的构成名师归纳总结 - - - - -

7、- -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 实例： 往铁件上镀铜 阴极材料 ：Fe,电极反应式： Cu2 2e=Cu 阳极材料 Cu,电极反应式： Cu2e=Cu2电解质溶液： CuSO4 溶液； 2 电镀的目的主要是增强金属抗腐蚀 才能,增强美观和表面硬度；5.3 电解精炼铜名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.4 电冶金 1金属冶炼的本质 使矿石中的金属离子获得电子,从它们的化合物中仍原出来；如 Mnne=M；2电冶金 电解是最强有力的氧化仍原手段, 适用于一些活泼金属

8、单质的制取,如冶炼钠、镁、铝等活泼金属；3电解熔融的氯化钠 阳极反应： 2Cl 2e=Cl2 ；阴极反应： 2Na2e=2Na 电解 总反应： 2NaCl熔融= 2NaCl2【例 1】以下关于铜电极的表达中,正确选项 A铜锌原电池中铜是正极 B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极 C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极 D电解稀硫酸制 H2、O2时铜作阳极名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 分析：此题主要考查了原电池、电解池的区分；A表达的是原电池,铜不如锌活泼,铜应为正极；B、C、D表达的是电解池；电解池的阳极发生失去电子的氧

9、化反应, 阴极发生得到电子的仍原反应,所以精炼粗铜时,粗铜应作为阳极,镀铜时铜也应作为阳极以供应 Cu2,而电解稀硫酸时,如把铜作为阳极,铜就会第一放电,阳极就不能产生氧气；【例 2】在某镀件镀铜时,电镀液中 CuSO4溶液的浓度是否发生变化？分析：在镀件镀铜时,阳极：Cu2e=Cu2,阴极： Cu2 2e=Cu,所以电镀法中 cCuSO4保持不变；答案：电镀液中 CuSO4浓度保持不变；【例 3】电解精炼铜时,粗铜中的杂质 了？ 如 Zn、Fe、Au 等 到哪里去答案：粗铜中的 Zn、Fe 比 Cu 先失电子转变为 Zn2、Fe2进入电解质溶液中；而比 Cu不活泼的 Au 不失电子,在 Cu

10、大量消耗时, Au从粗铜板上脱落在阳极区形成阳极泥；【例 4】用惰性电极电解饱和食盐水,当电源供应应 0.2 mol 电子时停止通电；如此溶液体积为 2 L ,就所得电解液的 pH是 A1B8C13 D14 分析：电解食盐水时供应 0.2 mol 电子,就消耗的 H为 0.2 mol ,同时产生 OH0.2 mol ,溶液体积为 2 L ,就 cOH 0.1 mol/L ,故 pH13；【例 5】设计简洁的试验证明电解饱和食盐水时,阴极有名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - NaOH生成,阳极有 Cl2 产生；1 证明

11、 NaOH：_；2 证明 Cl2：_ 答案：1 向阴极区滴入几滴酚酞,溶液变红,证明阴极有 NaOH生成 2 将潮湿的淀粉 KI 试纸靠近阳极区,试纸变蓝,证明有 Cl2 生成学问先导 1原电池、电解池、电镀池的判定方法 1 如装置中无外加电源,就该装置可能为原电池,然后依据原电池 的构成条件进行分析判定；2 如装置中有外加电源,且两电极插入电解质溶液中并构成闭合回 路, 就该装置为电解池或电镀池,电解质溶液中含有阳极金属离子 的即为电镀池,否就为一般电解池；2电镀铜与精炼铜的比较名师归纳总结 能量转变电镀铜精炼铜第 8 页,共 14 页电能转化为电能转化为化学能化学能阳极材料纯铜粗铜 含锌、

12、银、金等杂质 阴极材料镀件纯铜- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 阳极反应Cu 2e Zn2e=Zn2=Cu2Cu2e=Cu2等阴极反应Cu2 2eCu22e=Cu =Cu 电 解 质 溶硫酸铜溶液反应后硫酸铜溶液中混有液 及 其 变保持不变Zn2等, Cu2浓度减小化尝试运用 12022 山东高考,有改动 以 KCl 和 ZnCl2 混合液为电 镀液在铁制品上镀锌,以下说法正确选项 A未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充 电过程 B因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定 关系 C电镀时保持电流恒定,上升温度不转变电

13、解反应速率 D工业上电解饱和食盐水制取 Na和 Cl2 解析 此题考查电镀,意在考查考生对电镀原理的懂得和应用能力；未通电前上述装置不能构成原电池,A 项错误；锌的析出量与通过的电量成正比, B 项错误；电镀时电解反应速率只与电流大小 有关,与温度无关,C项正确；工业上电解熔融 NaCl 制取 Na和 Cl2,D项错误；【题后感悟】电镀条件下,镀层金属离子浓度远高于其他阳离子浓度,因此肯定是电镀液中的镀层金属离子得到电子变为金属单质在阴极名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 析出,而不是其他阳离子； 例如在铁片上镀锌时

14、, 阴极反应式为 Zn22e=Zn,而不是 2H2e=H2 ；学问先导1运算的原就 1阳极失去的电子数阴极得到的电子数；2串联电路中通过各电解池的电子总数相等；3电源输出的电子总数和电解池中转移的电子 2运算的方法 1依据电子守恒法运算：用于串连电路、阴阳两极产物、正负两 极产物、相同电量等类型的运算, 其依据是电路上转移的电子数相等；2依据总反应式运算：先写出电极反应式,再写出总反应式,最 后依据总反应式列比例式运算3依据关系式运算：依据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量 之间的桥梁,建立运算所需的关系式；电解运算经常用的定量关系为：4e 4H4OH2H2O22Cu4Ag；尝试运用 220

15、22 枣庄高二质检 将含有 0.4 mol CuNO32 和 0.4 mol KCl 的水溶液 1 L,用惰性电极电解一段时间后, 在一电极上析出 19.2 g Cu；此时,在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为 不考虑 产生的气体在水中的溶解 A 3.36 L B5.6 L 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - C6.72 L D13.44 L 解析 阴极析出铜 0.3 mol,由 Cu22e=Cu 知 Cu2得到 0.6 mol 电子,依据 2Cl2e=Cl2 ,求出当溶液中 Cl全部参加电极反应时,放出 Cl

16、2 0.2 mol ,失去电子 0.4 mol；因此在阳极仍有OH放电,依据 4OH4e=2H2OO2 和电子守恒在阳极有0.05 mol O2 放出,即阳极共放出 体；0.25 mol 标准状况下为 5.6 L 的气【题后感悟】 解答电解运算题的基本步骤：1正确书写电极反应式 要特殊留意阳极材料 ；2当溶液中有多种离子共存时,先要依据离子放电次序确定离子放 电的先后；3依据得失电子守恒进行相关运算；电解电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl2H2O= 2NaOHH2 电解Cl 2 ,离子方程式为2Cl2H2O= Cl 2 H2 2OH；电镀时把待镀的金属制品作阴极,镀层金属作阳极, 用含镀层

17、金属离子的溶液作电镀液,电镀时,镀层金属离子浓度保持不变；电解精炼铜时, 用纯铜作阴极、 粗铜作阳极,用 CuSO4溶液作电解液,精炼过程中, Cu2的浓度逐步减小；电解熔融 Al 2O3 制取铝：阳极反应式： 6O212e=3O2 ；阴极反应式： 4Al312e=4Al ；电解总反应式为： 2Al 2O3熔融 = 4Al3O2 ；冰晶石【巩固练习】1用石墨作电极电解 是；阳极产物是；CuCl2、NaCl 的混合溶液时,阴极析出的物质名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2两极都用银片作电极电解 是；AgNO3时,阳

18、极的产物是；阴极的产物3试写出以下装置中所发生的电极反应式；5.下图是电解CuCl 溶液装置,其中c、d 为石墨电极；以下有关的判断正确选项（）Aa 为负极、 b 为正极Bc 为阳极、 d 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6. 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 12 D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 11 7、甲、乙两个相同的电

19、解槽,如下列图连接a,b,c,d 均为铂电极,通电后发觉 a 极板处有气体放出, c 极板质量增加,就以下说法名师归纳总结 中正确选项（）第 12 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - A甲槽中溶液是H2SO4,乙槽中溶液是 NaOH B甲槽中溶液是 NaOH,乙槽中溶液是 AgNO 3C甲槽中溶液是 AgNO ,乙槽中溶液是 CuSO 4D甲槽中溶液是 CuSO ,乙槽中溶液是 H 2SO 48、一种新型燃料电池,它是用两根金属做电极插入 KOH 溶液中,然后向两极上分别通甲烷和氧气,其电池反应为：X 极：CH 4 10OH 8e CO

20、23 7H 2 OY 极：4H 2 O 2O 2 8e 8OH以下关于此燃料电池的有关说法中错误选项（）A通过甲烷的电极（ X）为电池的负极,通过氧气的电极（Y）为电池正极B放电一段时间后,电解质溶液中KOH 的物质的量转变C在标准状况下,通过5.6L 氧气,完全反应后有1.0mol 的电子发生转移D放电时,通过甲烷的一极邻近的 pH 上升9下图为氢氧燃料电池原理示意图,依据此图的提示,以下表达不正确的是（）Aa 电极是正极Bb 电极的电极反应为：4 OH4e2 H2OO 2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将仍原剂和氧化剂全部贮存在电名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 池内的新型发电装置名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 14 页