高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池学案

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池学案，共10页。学案主要包含了预习目标，预习内容，提出疑惑等内容，欢迎下载使用。

第一课时 电解原理
课前预习学案
一、预习目标
预习实验“电解池原理”，初步把握实验原理、目的要求、材料用具和方法步骤。
二、预习内容
“电解池原理”实验
1．实验原理：
与外电源正极相连的电极， 电子， 反应。
与外电源负极相连的电极， 电子， 反应。
定义：
把 转化为 的装置。
组成：
两个电极、
电解质溶液、
直流电源
电极
极：
极：
电 解 池
2．材料用具
实验仪器：小烧杯、玻璃棒、碳棒、导线、电流表、 电源、改进的塑料制电解槽；
实验药品：CuCl2溶液、淀粉碘化钾试纸、NaOH溶液、CuSO4溶液、 片、 片。
3．实验步骤：
⑴ ；
⑵ ；
⑶
4．观察和记录：
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
课内探究学案
一、学习目标
1．知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物；
2．能说出电解、电解池及形成条件；
3．正确使用实验器材，完成“电解池原理”实验操作。
学习重难点：知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物。
二、学习过程
（一）电解原理
1、试验探究
CuCl2溶液
C
C
×
如图所示：与电源正极相连的电极叫 极，
与电源负极相连的电极叫 极。
若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电源开关，
能否看到小灯泡发光？ 。
给CuCl2溶液通电时现象：
阴极上 ，
经检验该物质是 。
阳极上： ，
经检验该物质是 。
两支电极上发生的反应为：
阳极： 。反应类型： 反应。
阴极： 。反应类型： 反应。
总反应式： 。
过程分析：CuCl2溶液能导电是因为存在 ，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作 移动，根据 相互吸引的原理，带负电的氯离子向 极移动，在阳极，氯离子失去电子被 为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向 极移动，在阴极铜离子获得电子被 成铜原子，覆盖在阴极上。
2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。
所用电流一般为直流电还是交流电较好？ ！该过程中 能转化为 能！ 这是一个物理过程还是一个化学过程？ 过程！显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。
3、电解池：将 能转化为 能的装置。
构成电解池的条件：
① ②
③ ④
判断下列装置是否属于电解池：
C
C
CH3CH2OH
稀H2SO4
玻璃棒
玻璃棒
稀H2SO4
Fe
C
稀H2SO4
Cu
C
稀H2SO4
C
Cu
4、原电池与电解池的比较
在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电源的 极沿着导线到达 极，从 极沿着导线回到电源的 极。
在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？ 。溶液中的 在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电子；溶液中的 在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。就是说：在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。
对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl－两种离子呢？ 。水电离出少量的H＋和OH－－在电场作用下是否也要做定向移动呢？ 。通电时，溶液中的
两种离子都要向阴极移动， 都要向阳极移动。
5、放电顺序
阴极上：
由于阴极上要 电子，不管阴极材料是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的 得电子。阳离子氧化性越强就越 得电子。
因此阴极上氧化性强的离子 得电子。
金属越不活泼，对应阳离子氧化性越 ，越 得电子。
由此根据金属活动顺序表，分析下列离子得电子能力的强弱：
金属活动顺序表
Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3＋…
严格讲：离子的放电能力与其浓度也有一定的关系，如酸溶液中：c[H+(酸)]>c[ H+(水)]，因而放电能力 > 。但在中学范围内一般不考虑上述金属离子浓度对其放电能力的影响。
、 、 、 、 、 等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。
小结：质量增加，或有氢气产生的电极一定是 极。
阳极上：
电解池中阳极上要 电子，而 与溶液中的 都可失电子，因此阳极上的电极反应与 有关。由于一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。而阳极如果用石墨或金属铂（Pt）等难失电子的物质做惰性电极时，则是溶液中 失去电子。阴离子还原性越强就越 失去电子。根据非金属性的强弱，分析下列离子失电子能力的强弱：
S2－ I－ Br－ Cl－ OH－（水或碱） 最高价含氧酸根离子 F－。
从CuCl2溶液的电解产物可知： 的失电子能力比 强。而氟原子的得电子能力很 ，因而F－失电子能力最 。
研究表明：OH－的失电子能力比最高价含氧酸根离子强：
4OH－－ 4e－＝O2 ↑＋2H2O
、 等阴离子在水溶液中电解时不失电子。
注意：放电顺序这个考点不难，但要细心，极易出错。要能根据放电顺序判断阴、阳极产物，如果是惰性电极则直接考虑溶液中离子的放电顺序。如果阳极是较活泼金属，那一定要能想起：一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。
（二）电极方程式的书写
①标出电极名称—阴极或阳极
②写出电极方程式：
阳极： ；反应类型： 反应。
阴极： ；反应类型： 反应。
阴、阳两极中得、失电子的总数要 ，每一极上都要满足 和 守恒，总方程式可根据阴、阳两极的物质变化写出。
（三）当堂练习：用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）
1、CuCl2阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
2、NaCl阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
3、CuSO4阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
NaOH:
阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
H2SO4:
阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
课后练习与提高
1. 用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解氢氧化钠稀溶液，溶液浓度增大pH变小
B．电解氯化钠溶液，溶液浓度减小pH不变
C．电解硝酸银溶液，要消耗OH－-溶液pH变小
D．电解稀硫酸，实质是电解水，溶液pH不变
2. 右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是
3. 在一盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中插入惰性电极，保持温度不变，通电一段时间后：
A.溶液的PH值增大； B.Na+和CO32-的浓度减小；
C.溶液的浓度增大； D.溶液的浓度不变，有晶体析出；
4. 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（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是：
A.CuCl2（CuO）；B.NaOH（NaOH）；
C.NaCl（HCl）； D.CuSO4[Cu（OH）2]
5. 用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是：
A.CuSO4；B.AgNO3；C.BaCl2；D.H2SO4；
6. 在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是：
A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应；
B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应；
C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应；
D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应；
7. 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1∶2
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1∶1
8. 用惰性电极电解一定量的CuSO4稀溶液，下列说法中正确的是
A．阳极发生的电极反应为：Cu2+ + 2e－ =Cu
B．阴极发生的电极反应为；4OH－ =2H2O + O2↑+ 4e―
C．若有6.4g金属Cu析出，放出的O2一定为0.05 ml
D．电解完成后，加入一定量的Cu(OH)2，溶液可能恢复到原来的浓度
9. 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比是
A．1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.6∶3∶1 D.6∶3∶2
第二课时 电解的应用
课前预习学案
一、预习目标
预习铜的电解精炼和电镀铜的原理以及氯碱工业反应原理
二、预习内容
1、氯碱工业：电解 制 、 和 。
电极反应方程式：
阳极：
阴极：
总方程式
该电解池中阳极用 电极（金属、惰性）
2、电镀：
电镀时，通常把 作阴极，把 作阳极，
用含有 作电镀液。
铜的精炼
电解时，通常把 作阴极，把 作阳极，
用含有 作电镀液。
粗铜中的多数杂质沉积在电解槽底部，形成
电冶金
对于 、 、 、 这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。
工业上用电解 的方法制取金属钠，方程式
工业上用电解 的方法制取金属镁，方程式
工业上用电解 的方法制取金属铝，方程式
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
课内探究学案
一、学习目标
1．知道铜的电解精炼和电镀铜的原理，
2．知道氯碱工业反应原理；
3．能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式。
学习重难点：知道氯碱工业反应原理。
二、学习过程
1.电解食盐水
【思考】
（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样？
（2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？
（3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？
（4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？
（5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成?
【知识总结】电解食盐水
阳极： 阴极：
总式：
电解饱和食盐水可以制造 。
阅读教材，回答离子交换膜法制烧碱的有关知识
【小结】氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
2.铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
粗铜 含杂质( 等)
极
极
阳极：Zn
Fe
Ni
Cu
Ag
Au
阴极 :
思考：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？
3. 电镀
原理：电镀是利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。
铁片
铜片
硫酸铜溶液
①电极：
阳极—— 金属或惰性电极
阴极—— 金属制品
②电镀液：含有 金属离子的电解质溶液。
溶液中CuSO4的浓度保持 或
4、电冶金
制取金属钠←电解熔融状态的氯化钠。
阳极： 阴极：
总反应：
冶炼铝
原理:
阳极： 阴极：
总式：
助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠） 需要定期补充
【思考】工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?
【思考与交流】试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同
(提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）
【小结】
电源、电极、电极反应关系
与电源正极相连
极
极
与电源负极相连
发生 反应
离子移向
离子移向
发生 反应
课后练习与提高
1、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是：
A、CuSO4；B、AgNO3；C、BaCl2；D、H2SO4；
2、两串联电解池，左边放硫酸铜，右边放一定量的某硝酸盐溶液，电解时当左池有1.6gCu析出时，右池析出0.45g固体，则右池溶质为：
A、AgNO3；B、NaNO3；C、Mg（NO3）2；D、Al（NO3）3；
3、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1:2；
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1:1；
4、右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是
A、a为负极、b为正极；
B、a为阳极、b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；
5、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是
A、a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B、a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C、a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D、a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
6、从H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO42-离子中，选出恰当的离子组成一种电解质，将电解质溶液按下列要求进行电解(均是惰性电极)：
电解时电解质含量减小，水量不变，则所采用的电解质是 ；
(2)电解时电解质的质量保持不变，水量减小，则所采用的电解质是 ；
(3)电解时电解质和水的质量都发生变化，则所采用的电解质是 ；
7、工业上处理含Cr2O72－的酸性工业废水用以下方法：①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。
试回答：
（1）电解时的电极反应：阳极：
阴极：
（2）写出Cr2O72－转变成Cr3+的离子反应方程式：
；
（3）电解过程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？ ；
；
参考答案：
1、AB；2、A； 3、D；4、C；5 .B
6、（1）HCl，CuCl2；（2）H2SO4，Na2SO4；（3）NaCl，BaCl2；
疑惑点
疑惑内容
装置类别
原电池
电解池
举例（图）
电极名称
反应类型
能量转变
反应是否自发进行

a极板
b极板
x电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
疑惑点
疑惑内容
电解饱和食盐水
电解熔融氯化钠
电解质
电解装置
电极反应
电解产物