高中化学 第1章 化学反应与能量转化 第2节 电能转化为化学能电解（第1课时）电解原理教学设计1 鲁科版选修4.doc

第1章第2节电能转化为化学能-电解第1课时电解原理【教学目标】1、通过电能转化为化学能的实例-电解和电镀的教学活动，了解电极原理、电解和电镀的重要性。2、了解日常所用的手机、数码相机等产品的充电、放电原理。3、通过对实验现象的观察、分析和推理，培养学生的实验能力、观察能力、思维能力。【教学过程】一、电解原理和其他电化学知识一样是中学化学重要理论之一,它是无机化学中很重要的知识,既涉及理论知识,又与元素化合物知识密切相关,是高考的重点考查点,在工农业生产日常生活、科技领域中用途广泛，故占有重要的地位。学习电解原理等电化学理论，将为学生升学、就业、解决生产与生活中的实际问题打下良好的基础。“电解原理”的学习，是在学生已经学习和掌握了金属活动性顺序、氧化还原以及阴（阳）离子还原性（氧化性）的相对强弱的比较、电解质的电离、离子反应、原电池原理以及化学化学反应中的物质变化和能量变化等知识的基础上安排的，是电化学知识的深化和发展，具有一定的科学性。它可使学生在接受新知识中有旧知识作基础，缓解学习困难，体现知识梯度的合理性。二、电解原理1电极阳极与电源正极相连阴极与电源负极相连隋性电极只导电,不参与氧化还原反应(c/pt/au)活性电极既导电又参与氧化还原反应(cu/ag)问：通电前和通电时分别发生了怎样的过程？通电前：cucl2=cu2+2cl- h2o h+oh-通电中：阳离子（cu2+,h+）向阴极移动被还原；阴离子（cl-,oh-）向阳极移动被氧化讲：即在电极上分别发生了氧化还原反应，称电极反应。2电极反应( 阳氧阴还 )阳极：2cl- -2e-=cl2 (氧化)阴极：cu2+2e-=cu(还原)总电极方程式：_放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。3电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。讲：所以电解质导电的实质便是电解电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。问：构成电解池的条件是什么？电源、电极、电解质构成闭和回路。思考：电解cucl2水溶液为何阳极是cl-放电而不是oh-放电，阴极放电的是cu2+而不是h+ ？4离子的放电顺序阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)）ag+hg2+fe3+cu2+h+(指酸电离的)pb2+sn2+fe2+zn2+al3+mg2+na+ca2+k+ 阳极(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）s2-i-br-cl-oh-no3-so42-(等含氧酸根离子)f-(so32-/mno4-oh-)(2) 是活性电极时：电极本身溶解放电问：放电能力弱于h+和oh的物质在水溶液中放电吗？ 否，但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。5.电解时电子通过电解质溶液吗？一定有化学反应发生，因为在电解池的两极发生了氧化还原反应，有电子转移，生成了新物质，所以一定有化学反应发生7.在电解时，电子和离子是如何移动的？问：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？可以加食盐吗？练习：电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。8电解规律：（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？电解硫酸和氢氧化钠时为何h2和o2之比大于2？氧气溶解度大于氢气又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？硫酸根可能放电。（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。练习：电解硫酸铜方程式。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。（4）电解活泼金属（k/ca/na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。9电解中电极附近溶液ph值的变化。（1）电极区域 a阴极h+放电产生h2，阴极区域ph变大。 b阳极oh-放电产生o2，阳极区域ph变小。（2）电解质溶液中 a电解过程中,既产生h2,又产生o2,则原溶液呈酸性的ph变小,原溶液呈碱性的ph变大,原溶液呈中性的ph不变（浓度变大）。 b电解过程中, 无h2和o2产生, ph几乎不变。但象cucl2变大c电解过程中,只产生h2, ph变大。d电解过程中,只产生o2, ph变小。过渡：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜的电解精炼法。四、【板书】一、电解的原理（一）概念 1、电解：2、电解池：3、构成电解池的条件： （1）外加直流电源 （2）两个固体电极阴极：发生还原反应的电极。判断阴极的方法 与电源“+”相连的电极， 得到电子的电极， 阳离子移到的电极。 阳极：发生氧化反应的电极。判断阳极的方法 与电源“”相连的电极， 失去电子的电极， 阴离子移到的电极。 （3）电解质溶液或熔融电解质 （4）构成闭合的电路 （3）电解质溶液或熔融电解质 （4）构成闭合的电路（二）电极产物的判断和电极方程式的书写阴极：2na+ +2 e- = 2na 阳极：2cl- 2e- = cl2 总方程式：2na+ + 2cl- 2na + cl2（离子方程式） 2nacl 2na + cl2（化学方程式）（1）明确电解液中存在的离子（2）是哪些离子得失电子 放电顺序： 阴极：阳离子得电子顺序：ag+hg2+ fe3+cu2+ h+（酸）pb2+sn2+fe2+zn2+ h+（水）al3+mg2+na + ca2+ k + 阳极：阴离子失电子顺序：活性电极阴离子。即： cuhg ags2ibrcloh（ no3、so42含氧酸根）五、检测题1. 用石墨棒作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠，下列说法中正确的是()a石墨周围有大量的nab铁棒质量增加c电子通过电解质溶液由石墨棒流向铁棒d铁棒电极发生氧化反应2. 用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的ph变小，并且在阳极得到0.56 l气体，阴极得到1.12 l气体(两种气体均在相同条件下测定)。由此可知溶液可能是()a稀盐酸 bkno3溶液ccuso4溶液 d稀硫酸3. 如下图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是()ax极是电源负极，y极是电源正极ba极的电极反应是2cl2e=cl2c电解过程中cuso4溶液的ph逐渐增大dpt极上有6.4 g cu析出时，b极产生2.24 l(标准状况)气体4. 如图所示，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、无味气体放出。符合这一情况的是附表中的()a极板b极板x电极 z溶液a锌石墨负极cuso4b石墨石墨负极naohc银铁正极agno3d铜石墨负极cucl25. 下列有关电解原理的应用的说法正确的是()a氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝b电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极c电解饱和食盐水时，阴极反应式为2h2e=h2d在铁制品上镀银时，铁制品与电源正极相连参考答案1. 【解析】阴离子移向阳极(石墨)，发生氧化反应：2cl2e=cl2，阳离子移向阴极，发生还原反应：2na2e=2na；电子不能通过电解质溶液，熔融的电解质是由于自由移动的离子定向移动而导电。【答案】d2. 【解析】阳极与阴极产生的气体体积之比为，相当于电解水，ph变小说明电解了含氧酸的水溶液。【答案】d3. 【解析】b极附近溶液显红色，所以b极上的电极反应为2h2e=h2。则y为电源负极，x为正极，pt为电解池阳极，cu为阴极；a为阳极，b为阴极；c项，2cuso42h2o2cuo22h2so4，电解过程中cuso4溶液的ph逐渐变小；d项，pt极上发生氧化反应，不会有cu析出。【答案】b4. 【解析】通电后a极板质量增加，说明有金属析出