高中化学 第1章 化学反应与能量转化 1.2 电能转化为化学能——电解（第2课时）电解原理学案 鲁科版选修4.doc

电解原理学习目标：1、理解电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式2、掌握电解规律和电解产物的判断方法学习重难点：电解原理及电解规律自主学习【知识回顾】1用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质，填写下表：组别微粒性质强弱顺序第1组zn2、na、cu2、h氧化性第2组cu、fe、oh、cl还原性2.判断下列说法的正误(1)金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动()(2)电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质()(3)金属导电是物理变化，电解质溶液导电是化学变化()(4)硫酸铜溶于水后，能发生电离产生自由移动的cu2和so()(5)氯化钠溶液中只存在na和cl()3右图为电解水的实验装置图。根据图示回答下列问题：(1)a端为电源的正极，c试管中收集到的气体是o2，d试管中收集到的气体是h2。(2)写出电解水的化学方程式：2h2o2h2o2。【自主探究】探究点一电解的原理1 右图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。(1)通电前，熔融nacl中存在的微粒有na、cl，这些微粒的运动状态是自由移动。(2)通电后离子运动方向：阳离子na(填离子符号)移向铁电极，发生还原反应；阴离子cl(填离子符号)移向石墨电极，发生氧化反应。电极上发生的变化是铁电极：2na2e=2na；石墨电极：2cl2e=cl2。(3)由以上分析可知：熔融的nacl在直流电源作用下发生了氧化还原反应，分解生成了na和cl2。2电解和电解池(1)电解是使直流电通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的过程。(2)电解池是将电能转化为化学能的装置。(3)电极名称阴极：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。(4)电解池的构成条件：具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极)，插入电解质溶液或熔融电解质中，形成闭合回路。归纳总结(1)电解池的工作原理示意图(2)电解质导电的过程就是电解质的电解过程。活学活用1下列关于电解池的叙述中，正确的是()a电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的b金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极c在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动d相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等【答案】d探究点二酸、碱、盐溶液的电解规律1按右图所示装置完成cucl2溶液的电解实验：(1)实验过程中观察到的现象是：检流计指针发生偏转；与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质；与正极相连的a极一侧有有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉ki试纸变蓝。(2)实验结论是电解质cucl2溶液在导电过程中有金属铜析出，并产生了氯气。(3)实验原理分析氯化铜溶液中的电离过程有cucl2=cu22cl，h2ohoh；溶液中存在的离子有cu2、cl、h、oh。通电前，这些离子在溶液中做自由运动。通电时，在电场的作用下，溶液中的离子做定向移动，即cl、oh趋向a极，cu2、h趋向b极。a极电极反应式是2cl2e=cl2，b极电极反应式是cu22e=cu，总反应式是cucl2cucl2。2有下列两组离子：cu2、na、h、ag；cl、i、so、oh。用惰性电极电解时，移向阳极的是，放电先后顺序是iclohso42；移向阴极的是，放电先后顺序是agcu2hna。3用惰性电极电解下列酸、碱、盐电解质溶液：h2so4；hcl；naoh；na2so4；cucl2；nacl；cuso4。回答下列问题：(1)阴极反应式与相同的有，其电极反应式是2h2e=h2；与相同的有，其电极反应式是cu22e=cu。(2)阳极反应式与相同的有，其电极反应式是4oh4e=o22h2o；与相同的有，其电极反应式是2cl2e=cl2。(3)写出下列电解的化学方程式2h2o2h2o2；2nacl2h2o2naohh2cl2；2cuso42h2o2h2so42cuo2。(4)只水发生电解的是，只电解质本身发生电解的是，电解质和水都发生电解的是。(5)电解后溶液的ph显著增大的是，减小的是，不变的是。(6)欲使电解后的溶液复原，只加入水的是，只加入电解质的是；欲使电解后的复原需通入hcl气体，欲使电解后的复原需加入cuo。归纳总结1分析电解问题的基本方法思路(1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的h和oh)。(2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。(3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。(4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、ph变化等。2电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：agcu2hpb2fe2zn2(2)阳极：电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中，或者溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。其放电顺序：金属阳极s2icloh含氧酸根。3用惰性电极进行电解时的电解规律用惰性电极进行电解时各种变化情况简析：类型电极反应特点溶液种类电解对象电解质浓度ph电解质溶液复原电解水型阴极：2h2e=h2阳极：4oh4e=2h2oo2naoh水增大增大加水h2so4水增大减小加水na2so4水增大不变加水电解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电hcl电解质减小增大加氯化氢cucl2电解质减小略增大加氯化铜放h2生碱型阴极：h2o放出h2生成碱阳极：电解质的阴离子放电nacl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢放o2生酸型阴极：电解质的阳离子放电阳极：h2o放出o2生成酸cuso4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜活学活用2用惰性电极电解agno3溶液，下列说法不正确的是()a电解过程中阴极质量不断增加b电解过程中溶液的ph不断降低c此时向溶液中加入适量的ag2o固体可使溶液恢复到电解前的状况d电解后两极产生的气体体积比为21【答案】d【解析】处理有关电解问题首先注意电极材料，在此基础上写出电极反应式和总的电解反应式，根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化，分析溶液的ph变化必须注意原溶液的ph情况。用惰性电极电解agno3溶液，总的电极反应式为4agno32h2o4ago24hno3。可知：阴极上析出ag，阳极上放出o2，故a正确、d错误；由于生成hno3溶液，ph应不断降低，b正确；要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：2ag2o4hno3=4agno32h2o，得到的物质恰好是反应掉的物质，可以使溶液恢复到电解前的状况，c正确。3用石墨作电极电解cucl2和kcl的混合溶液，电解初期阴极和阳极分别析出的物质是()ah2、cl2 bcu、cl2 ch2、o2 dcu、o2【答案】b【解析】本题考查离子放电顺序，溶液中的离子有cu2、k、h及cl、oh五种离子，得电子能力：cu2hk，失电子能力：cloh，所以电解初期阴极：cu22e=cu，阳极：2cl2e=cl2，故选b。【学习小结】【自我检测】1下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是()a电解池是一种将电能转变成化学能的装置b电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应c电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应d电解池放电时，电极本身不会参加电极反应【答案】d2用石墨作电极，电解下列物质的溶液，其实质不是电解水的是()anano3 bnaohcna2so4 dnacl【答案】d3用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液ph逐渐减小的是()氯化钠溶液硫酸铜溶液氢氧化钠溶液稀硫酸稀盐酸硫酸钠溶液a bc d【答案】c4用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()aagno3agno3 bnaohh2ockclkcl dcuso4cu(oh)2【答案】b5在某电解质溶液中，用m和n作电极，通电一段时间后，发现m极质量减小，n极质量增大，符合这一情况的是()a电解质溶液是稀硫酸b金属m是阳极，n是阴极cm和n是石墨电极dm是阴极，n是阳极【答案】b【解析】由题意可知，m极溶解，发生氧化反应，为阳极，n极质量增加，故有金属单质在n极上析出，发生还原反应，为阴极，电解质溶液为盐溶液，m为金属电极。6用惰性电极电解cuso4溶液。若阴极上析出cu的质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为_；常温下，若将电解后的溶液