高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第2节 电能转化为化学能--(第1课时)电解导学案2 鲁科版选修

1、第1章第2节电能转化为化学能-电解第1课时【学习目标】.知识与技能 以电解熔融的氯化钠为例，理解电解的基本原理，能够正确判断电解池的阴极和阳极。了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的电解原理，能准确书写电极反应式和电解反应式；掌握惰性材料作电极时，离子的放电顺序。.过程与方法 通过理解电解的基本原理，体会电解原理的应用及计算。通过电解熔融的氯化钠、观看氯碱工业的模型、精炼粗铜及电镀铜等，培养观察、分析、推理、归纳总结、迁移探究的能力。.情感态度与价值观激发自主探究的意识，培养“由表及里”的分析问题的辩证唯物主义观点的教育。同时进行环境保护的教育，提高环保意识。【学习过程】一、电 解 的 原 理【实验

2、探讨】电解熔融NaCl制备金属Na。下图为电解熔融NaCl的装置，容器中盛有熔融的NaCl，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，且石墨，铁片分别与电源的正极、负极相连。思考：1、熔融的NaCl中存在的微粒是什么？它们处于怎样的状态？2、接通电源后，这些微粒如何运动？会发生什么变化？3、若在导线上接一个小灯泡，会出现什么现象？总结出如下概念：1、电解池： 由电解熔融NaCl的装置可知，构成电解池的要素为：2、电解：电解是把 能转变为 能，通过得失电子发生氧化还原反应，每个电极上发生的得失电子的反应为电极反应。3、电极反应：每个电极上进行的得电子或失电子的半反应为电极反应。(1)阳极反应：由电解

3、熔融NaCl知，石墨电极为阳极，在阳极上为 失电子发生 反应的电极。电极反应：(2)阴极反应：电解熔融的NaCl中， 为阴极，阴极上 得电子发生 反应：电极反应： 电解质溶液进行电解时，情况就稍复杂些，如食盐水中除Na、Cl外，还原水电离的H、OH。在电极上该什么离子得失电子需要比较不同离子得失电子能力的大小，即放电能力的强弱。4、电极产物的判断(1)阳极产物判断首先看 ，如果是 电极（指金属活动顺序表Ag以前的金属电极），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是 电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。 (阴离子放电

4、顺序： ）阴极产物的判断 直接根据 顺序进行判断，阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K 根据阴阳离子放电顺序，对不同类型的电解质溶液电解时，可分成如下四种不同的类型。5、用惰性电极电解电解质溶液的规律(1)电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。阴极：4H+ 4e-2H2阳极：4OH4eO22H2O总反应： (2)分解电解质型：无氧酸型(除HF外)、不活泼的无氧酸盐(氟化物除外)，如：HCl、CuCl2等溶液的电解。以电解CuCl2溶液为例：阴极：Cu22eCu阳极：2Cl2eCl2总反应：

5、(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(如NaCl、MgBr2)溶液的电解。如电解KCl溶液：阴极：2H2eH2阳极：2Cl2eCl2总反应： (4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。如电解CuSO4溶液：阴极：2Cu2 4e2Cu阳极：4OH4eO22H2O总反应： 【典例解析】例1、将两个铂电极插入500mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢离子浓度约为A、410-3mol/L B、210-3mol/L C、110-3mol/L D、1

6、10-7mol/L 解析：根据电解规律可知阴极反应:Cu2+2e-=Cu，增重0.064gCu，应是Cu的质量,根据总反应方程式:2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4-4H+ 264g4mol 0.064gxx=0.002molH+= =410-3mol/L正确答案为A例2、有三个烧杯，分别盛有氯化铜，氯化钾和硝酸银三种溶液；均以Pt作电极，将它们串联在一起电解一定时间，测得电极增重总和2.8克，这时产生的有色气体与无色气体的物质的量之比为A、4：1 B、1：1 C、4：3 D、3：4解析：串联电路中，相同时间内各电极得或失的电子的物质的量相同，各电极上放出气体的物质的量之比为定

7、值。不必注意电极增重是多少。只要判断出生成何种气体及生成该气体一定物质的量所得失电子的物质的量，就可以通过电子守恒，判断气体体积之比，第一个烧杯中放出 ，第二烧杯中放出Cl2和H2，第三烧杯中放出O2。在有1mol电子转移下，分别是0.5 mol，0.5 mol，0.5 mol和0.25mol。所以共放出有色气体0.5+0.5=1(mol)(Cl2)，无色气体0.5+0.25=0.75(mol)(O2和H2)答案：C例3、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 极板处有无色无臭的气体放出，符合这一情况的是 a 极板b 极板X 极Z 溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨

8、负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨正极CuCl2 解析：a极质量增加的原因是：电解池的阴极板a上发生还原反应即阳极离子（本题中的Cu2+、Ag+）得到电子后析出金属。阴极a连接电源负极X。在阳极板b处有无色、无臭气体放出的A与B；C中阳极材料铁为活泼电极（铂、金、石墨除外的金属），电极反应失去电子。答案：A例4、甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_解析：此装置相当于两个电解槽串联到一起,在整个电路中电子转移总数相等.首先判断各极是阳极还是阴极，即电极名称，再分析

9、各极发生的反应.A极(阴极)反应:2H+2e-=H2，B极(阳极)反应:2Cl-2e-=Cl2；C极(阴极)反应：Ag+ e- =Ag；D极(阳极)反应:4OH-4e-=2H2O+O2，根据电子守恒法可知,若整个电路中有4mol电子转移,生成H2、Cl2、Ag、O2的物质的量分别为：2mol、2mol、4mol、1mol因此各电极上生成物的物质的量之比为：2:2:4:1。二、总结三、检测题1. 镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛的应用。已知镍镉电池的电解质溶液是KOH溶液，放电时的电池反应是：Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，下列说法正确的是A. 放电

10、时电解质溶液的密度减小 B. 放电时K+向Cd极区移动C. 充电时阳极Cd元素被氧化 D. 充电时阴极附近的pH增大2. 装置()为铁镍（Fe-Ni）可充电电池：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2；装置()为电解示意图。当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。下列说法正确的是()A. 闭合K时，X的电极反应式为：2H+2e-= H2B. 闭合K时，A电极反应式为：NiO2+2e-+2H+= Ni(OH)2C. 给装置()充电时，B极参与反应的物质被氧化D. 给装置()充电时，OH- 通过阴离子交换膜，移向A电极3. 用情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(

11、括弓内)，溶液能与原来溶液完全一样的是()A. CuCl2(CuSO4) B. NaOH(NaOH) C. KCl(HCl) D. CuSO4(Cu(OH)2)4. 下图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是()A. （4）（2）（1）（3）B. （2）（1）（3）（4）C. （4）（2）（3）（1）D. （3）（2）（4）（1）5. 用下图所示装置除去含CN-、Cl-、废水中的CN-时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）A. 可以用石墨作阳极，铁作阴极B. 阳极的电极反应式为：Cl-+2OH-2e-=ClO-+H2OC.

12、 阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-D. 除去CN-的反应：2CN-+5ClO-+2H+=N2+2CO2+5Cl-+H2O6. 利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是 () A电解时以精铜作阳极B电解时阴极发生氧化反应 C粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥参考答案1. 【解析】A、根据反应式可知，放电时消耗溶剂水，因此氢氧化钾溶液的密度增大，A不正确；B、原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，

13、发生还原反应，所以放电时K+向正极NiO(OH)区移动，B不正确；C、充电可以看做是放电的逆反应，所以充电时原来的正极与电源的正极相连，做阳极，电极反应式为Ni(OH)2eOHNiO(OH)H2O，因此充电时Ni元素被氧化，C不正确；D、充电时Cd(OH)2是阴极，得到电子，电极反应式为Cd(OH)2+2e-Cd+2OH-，所以充电时阴极附近的pH增大，D正确，答案选D。【答案】D2. 【解析】A、闭合开关K时，Y附近溶液变红，说明此电极产生OH，电极反应式：2H2O2e=2OHH2，因此Y电极为阴极，则X为阳极，其电极反应式为2Cl2e=Cl2，故错误；B、根据A选项分析，电极A应是电源的正

14、极，根据原电池的总电极反应式，推出正极上的反应式为：NiO22H2O2e=Ni(OH)22OH，故错误；C、对装置（I）充电时，电极B应接电源负极，其电极反应式为：Fe(OH)22e=Fe2OH，化合价降低被还原，故错误；D、充电时，则为电解池，根据电解池的工作原理，OH通过阴离子交换膜，移向A电极，故正确。【答案】D3. 【解析】A、电解氯化铜时，阳极放氯气，阴极生成金属铜，所以应加氯化铜让电解质溶液复原，故A错误；B、电解氢氧化钠时，阳极产生氧气，阴极产生氢气，所以应加水让电解质溶液复原，故B错误；C、电解氯化钾时，阳极产生氯气，阴极产生氢气，所以应加氯化氢让电解质溶液复原，故C正确；D、电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极产生金属铜，所以应加氧化铜让电解质溶液复原，故D错误；故选C。本题电解池原理，分析两个电极上产生的物质是解题的关键。电解池中，要想使电解质溶液复原，遵循的原则是：电解后从溶液中减少的物质是什么就利用元素守恒来加什么。【答案】C4. 【解析】金属腐蚀速率：金属作阳极的电解池作负极的原电池电化学腐蚀作正极的原电池作阴极的电解池，因此顺序是（4）（2）（1）（3），故选项A正确。【答案】A5. 【解析】