高中化学选择性必修一 4.2.1电解原理及其规律 教案

人教版（2019） 选择性必修1 第四章 化学反应与能量

第二节 课时1 电解原理及其规律

教学设计

教学目标

1、了解电解、电解池的概念。

2、理解电解池的工作原理。

3、能够正确书写电解池的电极反应式。

教学重难点

重点：电解池的工作原理

难点：电解池的工作原理

教学过程

一、导入新课

1799年，当意大利人发明了最原始的电池---伏打电池之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，电给世界带来了太多的不可思议，好奇心驱使着人们去进行各种尝试，想看看它还能否出现什么奇特的现象。1807年，当英国化学家载维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于产生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起了轰动。他随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、硅等元素，戴维成为发现化学元素最多的。这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的呢？

二、新课讲授

【实验4-2】（1）将两要碳棒分别插进U型管内的CuCl2溶液中，观察现象

【学生】碳棒表面无明显现象 

（2）将两根碳棒用导线相连后，浸入U型管内的CuCl2溶液中，观察现象

【学生】碳棒表面无明显现象

（3）将两根碳棒分别跟直流电源的正、负极相连接，浸入U型管内的CuCl2溶液中，接通电源，观察现象

【学生】阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。

        阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。

【师】请大家根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。

【学生】两极产物 阴极——铜           阳极——氯气

【师】氯化铜溶液在电流的作用下为什么会生成Ｃu和Cl2呢？

【师】CuCl2在水溶液中完全电离生成Cu2+和Cl-

                CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－

通电前，Cu2+和Cl－在溶液里自由运动；通电后，在电场的作用下，带负电的Cl－移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成Cl2放出，带正电的Cu2+移向阴极，并得到电子被还原成铜原子，覆盖在阴极上。

  阴极： Cu2+＋2e－=Cu （还原反应）

阳极： 2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）

【总结】基本概念

（1） 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫电解。

（2）把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

（3）当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程

【师】电解池的两极是由与之相连的电源电极的极性决定的。

阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）

阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）

【师】电解质溶液是如何将电路沟通的呢？

【学生活动】请学生讨论、总结并回答上面提出的问题。

【板书】电源负极 →电解池阴极 →电解液中的阳离子（被还原） 

电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极 →电源正极

【师】由上面分析可知：电解质溶液的导电过程必须有阴阳离子的参与，如果溶液中的离子不参加反应，电路就不能沟通，所以电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。

【师】电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程

【提问】从上已知CuCl2溶液中存在的离子有：Cu２＋、Cl－、OH－、H＋为什么电解时，只有Cu２＋和Cl－放电？这要涉及到离子的放电顺序问题。

【师】离子的放电顺序

由于各种离子得失电子的能力不同，因此，电解时离子放电难易也不同。

阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+

阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根

【师】电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。

【师】我们还要注意的是要先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性电极材料，则根据阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。

【师】电极产物的判断

（1）阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F―

（2）阴极放电：溶液中的阳离子放电

【总结】电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。

首先要分清电极，并分析电极材料和电解质溶液中的阴阳离子，确定放电顺序，牢记三个守恒。电极反应必须写离子放电，总反应中弱电解质写化学式，且总反应中一定要注明条件。

【实例】

1、电解含氧酸

阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑      阴极：4H++ 4e— = 2H2↑

总的方程式：2H2O 2H2↑+O2↑

结论：用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。电解后，酸的浓度增大，即[H+]增大，故溶液的PH减小。

2、电解无氧酸

阳极：2Cl—  —2e— = Cl2↑            阴极：2H++ 2e— = 2H2↑

总的方程式：2HCl H2↑+Cl2↑

结论：用惰性电极电解无氧酸(除HF)，溶质消耗。电解的结果消耗了HCl，即[H+]减小，溶液的PH增大。

3、电解可溶性碱

阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑      阴极：4H++ 4e— = 2H2↑

总的方程式：2H2O 2H2↑+O2↑

结论：用惰性电极电解强碱实质是电解水。电解后，碱的浓度增大，即[OH-]增大，故溶液的PH增大。

4、电解活泼金属的含氧酸盐

阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑       阴极：4H++ 4e— = 2H2↑

总的方程式：2H2O 2H2↑+O2↑

结论：用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。电解后溶液的PH不变，等于7。

5、电解不活泼金属的无氧酸盐

阳极：2Cl—  —2e— = Cl2↑            阴极：Cu2+  + 2e— = Cu

总的方程式：CuCl2 2Cu + Cl2↑

结论：用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物)，溶质消耗。电解的结果使[Cu2+]减小，溶液的[H+]减小，溶液的PH略有增大。

Cu2+ +2H2OCu(OH)2 + 2H+

6、电解活泼金属的无氧酸盐

阳极：2Cl—  —2e— = Cl2↑             阴极：4H++ 4e— = 2H2↑

总的方程式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑

结论：用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成碱，电解后溶液的PH增大。

7、电解不活泼金属的含氧酸盐

阳极：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑         阴极：Cu2+  + 2e— = Cu

总的方程式：2CuSO4 +2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑

结论：用惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐，溶质、水同时消耗。电解的结果生成酸，溶液的PH减小。

【总结】原电池与电解池的比较

板书设计

电解池

一、电解原理

1、电解原理：CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－

阴极： Cu2+＋2e－=Cu （还原反应）

阳极： 2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）

2、电解池的两极

  阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）

阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）

3、电解池中的电子的移动方向

4、电解的本质

5、离子的放电顺序

6、电极产物的判断

7、电极反应式的书写