电解池(教师)

1、§原电池与电解池2一教学目标1掌握电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；2金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施；3掌握有关电解的计算方法；二教学重难点1电极反应和电池反应方程式的书写；2.有关电解的计算问题知识回顾一电解的原理1电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程；在此过程中， 转化为 2电解池(1)电解池的构成条件：有与电源相连的两个电极。两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中。形成闭合回路。(2)电极名称及电极反应式以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：总反应方程式：CuCl2电解,CuCl2(3)电解池中电子和离子

2、的移动：电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。3电解产物的判断及有关反应式的书写(1)判断电解池的阴、阳极根据外接电源的正负极判断电源正极连接阳极；电源负极连接阴极。根据电极产物判断电极溶解、逸出O2(或极区变酸性)或逸出Cl2的为阳极；析出金属、逸出H2(或极区变碱性) 的为阴极。(2)分析电解质水溶液的组成找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)排出阴、阳两极的放电顺序阳极惰性电极(Pt、Au、石墨等)：S2IBrClOH含氧酸根阴极(4)写出两极电极反应阳极：活性电极失去电子生成相应

3、的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价化合物。阴极：溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价化合物。(5)写出电解总反应式在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。4电解规律(1)电解水型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH4e=O22H2O阴极：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大减小加H2O强碱(如NaOH)增大加H2O活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)不变加H2O(2)电解电解质型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原

4、无氧酸(如HCl) ，除HF外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2酸2HClCl2H2减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=Cu盐CuCl2CuCl2加CuCl2固体(3)放H2生碱型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体(4)放O2生酸型电解质(水溶液)电极方程式电解物质总反应式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳

5、极：4OH4e=O22H2O阴极：2Cu24e=2Cu水和盐2Cu22H2O2CuO24H生成新电解质减小加CuO或CuCO31电解时电子通过电解质溶液吗？提示：电解质溶液通电电解时，在外电路中有电流(电子)通过，而溶液中是依靠离子定向移动，形成了闭合电路。2电解过程中放H2生碱型和放O2生酸型的实质是什么？提示：放H2生碱型的实质是水电离出的H放电，破坏了水的电离平衡，使OH浓度增大，放O2生酸型的实质是水电离出的OH放电，破坏了水的电离平衡，使H浓度增大。3(1)上表中要使电解后的NaCl溶液复原，滴加盐酸可以吗？(2)上表中要使电解后的CuSO4溶液复原，加入Cu(OH)2固体可以吗？提

6、示：电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。(1)电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2，所以应通入氯化氢气体，加入盐酸会引入过多的水。(2)同理，使CuSO4溶液复原应加入CuO或CuCO3，而加入Cu(OH)2也会使溶液的浓度降低。【总结提升】电解池中方程式书写四个常见失分点的规避(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。(2)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。(3)要确保两极电子转移数目相同，且注明条

7、件“电解”。(4)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。考点二电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2(反应类型：氧化反应)阴极：2H2e=H2(反应类型：还原反应)(2)总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀和电解精炼铜电镀(Fe上镀Cu)电解精炼铜阳极电极材料镀层金属铜粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质)电极反应Cu2e=Cu2Cu2e=Cu2Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2阴极电极材料待镀金属Fe纯铜电极反应

8、Cu22e=Cu电解质溶液含Cu2的盐溶液注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉积在电解池底部形成阳极泥3.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2Na2e=2Na。(2)冶炼镁MgCl2(熔融)MgCl2电极反应：阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：Mg22e=Mg。(3)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al。1电镀铜时，Cu2浓度如何改变？电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度是否改变？提示：电镀铜时，电解质溶

9、液中的Cu2浓度不变；电解精炼铜时，粗铜中的Zn、Fe、Ni等比Cu活泼的金属在阳极失去电子，阴极上只有Cu2得电子，所以CuSO4溶液的浓度会降低。2电解精炼铜时，阳极泥是怎样形成的？提示：粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性位于铜之前的金属杂质，如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质，因为失去电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后，银、金等杂质以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。考点三与电化学有关的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以

10、下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题方法：【深化拓展】(1)上述关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。(2)在电化学计算中，还常利用QI·t和Qn(e)×NA×1.60×1019 C来计算电路中通过的电量，要熟练掌握。考点四金属的腐蚀与防护1化学腐蚀和电化学腐蚀的比较类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与接触到的物质直接反应不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应本质Mne=Mn现象金属被腐蚀较活泼金

11、属被腐蚀区别无电流产生有电流产生联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀类型析氢腐蚀吸氧腐蚀水膜性质酸性弱酸性或中性负极反应Fe2e=Fe2正极反应2H2e=H22H2OO24e=4OH总反应Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2 其他反应铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O(铁锈)(3x)H2O3.金属的防护(1)电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法利用原电池原理负极(阳极)是作保护材料的金属，正极(阴极)是被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法利用电解原理a阴极是被保护的金属设备

12、；b阳极是惰性电极。(2)其他方法：改变金属内部结构，如制成合金；使金属与空气、水等物质隔离，如电镀、喷油漆等。【深化拓展】金属腐蚀速率快慢的判断方法不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下面两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说，可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐

13、蚀有防护措施的腐蚀考点五原电池与电解池的组合装置将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电路中各个电池工作时电子守恒，是数据处理的法宝。1多池串联装置中电池类型的判断(1)直接判断：非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图：A为原电池，B为电解池。(2)根据电池中的电池材料和电解质溶液判断：原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。

14、原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：B为原电池，A为电解池。(3)根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。2有关概念的分析判断在确定了原电池和电解池后，有关概念的分析和判断如：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了。3综合装置中的有关计算原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：