人教版高中化学《化学反应原理》4.3电解池教案 选修4.doc

1、第三节电解池第三节电解池 一、教学目标： 1理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法 2了解氯碱工业，电镀，冶金的原理 3掌握电解电极方程式的书写。 二、教学重点： 电解原理及应用 三、教学过程： 我们知道化学能可以转变为热能，即反应热。化学能也能转变为 电能，用原电池装置。今天这节课我们就来学习电能如何转化为化学 能。 第三节电解池 一、电解原理 讲：首先我们来比较金属导电和电解质导电的区别。 金属 电解质 导电粒子 导电状态 温度影响 导电实质 电子定向移动 过渡：电解质导电的实质是什么呢？一起看实验。 实验：现象一极有气泡，检验为氯气；另一极有红色的物质析 出，分析为铜。 讲：要

2、分析此现象我们得研究此装置，首先看电极。 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,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au) 活性电极既导电又参与氧化还原反应(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- H 2O H +OH- 通电中：阳离子（Cu 2+,H+）向阴极移动被还原； 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还原反应，称电极反应。 2电极反应( 阳氧阴还 ) 阳极：2Cl - -2e-=Cl 2 (氧化) 阴极：Cu 2+2e-=Cu(还原) 总电极方程式：_ 放电：阴离子失去电子

3、或阳离子得到电子的过程叫放电。 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 氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。 讲：所以电解质导电的实质便是电解 电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化 学能的装置叫电解池或电解槽。 问：构成电解池的条件是什么？ 电源、电极、电解质构成闭和回路。 思考： 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+ ？ 4离子的放电顺序 阴极： （阳离子在阴极上的放电顺序(得 e-)） Ag +Hg2+Fe3+Cu2+H+( 指酸电离 的)Pb 2+Sn2+Fe2+Zn2+A

4、l3+Mg2+Na+Ca2+K+ 阳极(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失 e-） S 2-I-Br-Cl-OH-NO 3 -SO 4 2-( 等含氧酸根离 子)F -(SO 3 2-/MnO 4 -OH-) (2) 是活性电极时：电极本身溶解放电 问：放电能力弱于 H +和 OH的物质在水溶液中放电吗？ 否，但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。 问：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫 酸，为什么？可以加食盐吗？ 练习：电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的 电极方程式。 5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

5、 电解水，电解水型。 问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解 吗？ 电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？氧气溶解度大于 氢气 又为何硫酸一定大于 2，而氢氧化钠可能等于 2？硫酸根可能放 电。 （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。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜 原来的溶液：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，放氢生碱型。 6电解中电极附近溶液 pH

6、值的变化。 （1）电极区域 A阴极 H +放电产生 H 2，阴极区域 pH 变大。 B阳极 OH -放电产生 O 2，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,则原溶 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：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解， 如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜的 电

7、解精炼法。 二、电解原理的应用 1铜的电解精炼 阳极：粗铜棒 阴极：精铜棒 电解质：含铜电解质 问：精炼中硫酸铜的浓度怎样？基本不变，但变小。 过渡：若把阴极精铜棒换成铁棒，电解过程变吗？ 不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。 2电镀铜 阳极：镀层金属 阴极：待镀金属（镀件） 电镀液：含镀层金属的电解质。 3电解饱和食盐水氯碱工业 问：1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么？ 2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系？ 3、从 Cl - Cl 2一定需要加氧化剂吗？ 4、阴极产物和阳极产物能接触吗？ 5、饱和食盐水为何需要精制？如何精制？ 精制：步骤一、1）先加过量的 BaCl2和过

8、量的 NaOH（顺序可换） ， 再加入过量的 Na2CO3 2）过滤 3）加盐酸调节 pH 为 7 步骤二、送入阳离子交换塔除去 Ca 2+、Mg2+等。 4电冶金 电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)（电解）2Na+Cl2 适用范围：活泼金属 KAl 练习: 1、在水中加等物质的量的 Ag +,Pb2 +,Na +, SO 4 2-, NO 3 - , Cl-,该溶 液放在用惰性电极做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原 产物质量比为（ ） A. 35.5:108 B. 16:207 C.8:1 D.108:35.5 2、用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的 另一种物质溶

9、液能与原来完全一样的是 氯化铜加硫酸铜、氢氧化钠加氢氧化钠、氯化钠加氯化氢、硫酸 铜加氢氧化铜 3、0.1 摩氯化铜和 0.1 摩溴化钠共 0.4 摩电子转移，分析过程。 4、铁、C/硫酸C、C/氯化铜用导线相连，分析正负极和阴阳 极及两装置的 p H 的变化。 5、如何判断电解池的阴阳极？ 与正极相连的、发生氧化反应的、阴离子移向的一极是阳极， 反之是阴极。 如：高锰酸钾的做电解质，发现红色加深的是什么极？ 湿润的淀粉 KI 试纸并滴有酚酞， 变红的是什么极？变蓝 的是什么极？ 6、以 A、B 两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液，通电 t 分钟， 在 B 极收到 11.2mL 标况下气体，此后将电源反接，以相同的电流强 度通电 t/2 分钟。问： （1）A、B 分别是什么极？（2）电源反接后 A、 B 电极质量如何变化？（3）若溶液体积为 200mL，则通电 t/2 分钟时 的溶液 p H=？ 原 电 池 电 解 池 电极名称 正负极 阴阳极 电极材料 负极：活泼金属 正极：不活泼金 属或可导电的非金属 (如 C) 惰性材料或活性 材料 电流方向：外电 路 内电路 组成 原理 功能 化学能到电能 电能到化学能