江苏省邳州市第二中学高三化学 电能转化为化学能 电解复习教案2.doc

江苏省邳州市第二中学高三化学 电能转化为化学能 电解复习教案2知识与能力：1. 通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生掌握电解、电解池概念，清晰地建立起电极反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极；2. 通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练，了解这些较复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值；3. 通过学习电镀的内容，使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献；4. 通过活动探究，提高学生的实验能力和分析能力；5. 从能量的角度理解化学科学的重要性。过程与方法：采用问题驱动的方法，经联想质疑中熟知的反应切入提出问题，将学生引入本节学习；以已知离子在电场中的定向移动为起点，从而分析具体反应中阴阳离子的移向，在渐进的学习中明白电解、电解池，并学会书写电极反应式；在电解原理的应用中，要让学生明白规律是有条件限制的。情感、态度与价值观：进一步体会化学的魅力，激发对学习的兴趣；了解方法的重要意义，明白将来实现的重要价值。教学重点：电解原理、电极反应教学难点：阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式课时安排：共5课时（新课3课时，复习练习2课时）教学过程：（第一课时）【联想质疑】已知金属钠与氯气反应的热化学方程式： 2na(s)+cl2=2nacl(s) h= 822.3kjmol1 如果要真个反应反方向进行，则需要外界提供能量，那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量。【学生】电能。【提问】那么这样的反应是什么能转化为什么能？【学生】电能转化为化学能【教师】对，电能转化为化学能的一中重要方法就是电解，下面我们就来学习电解。首先我们来以电解熔融nacl了解一下电解的原理【板书】一、电解的原理【阅读交流】1）、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？2）、通电后，外电路上的电流方向怎样？3）、接通电源后，熔融氯化钠中na+、cl-各向那个方向运动？4）、移到两极表面的na+、cl-将发生什么变化？e-e-cl-na+石墨电极铁电极 熔融nacl 电解熔融nacl【讲解】在熔融nacl中，存在自由移动的na+和cl-，做杂乱无章的运动。通电后，电子由电源的负极流出，聚集到铁电极上。由于正负电荷相互吸引，na+要移向铁电极，做定向移动。na+在铁电极上得到电子，na+ + e- = na，发生还原反应。电子要流向正极，那么石墨电极上哪来的电子？【学生】思考，回答【讲解】对，cl-要移到石墨电极上，失去电子，2cl- 2e- = cl2，发生氧化反应。为了维持电流，cl-要不断地失去电子，不断地定向移动到石墨电极上。这样在通电的情况下nacl就分解成了na和 cl2，电能就转化为化学能储存在na和 cl2里面了。这个过程就称之为电解。下面我们看看有关电解的几个概念。【板书】（一）概念 1、电解：【讲解】能够发生电解的装置叫电解池【板书】2、电解池：【提问】大家结合电解熔融nacl的例子，说说构成电解池的条件有哪些？【学生】回答【板书】3、构成电解池的条件： （1）外加直流电源 （2）两个固体电极【讲解】这两个电极分别叫着阴、阳极，我们来看看阴阳极是怎么定义的？【学生】阅读回答。【讲解】结合电解熔融nacl的例子讲解。【板书】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【练习】1.分析下图，属于电解池的有（ ）2.下列说法正确的是( )电解是把电能转变成化学能； 电解是化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化；任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生； 【过渡】如果随便给你一个电解池，你怎么来判断电极的产物和每个电极上所发生的反应呢？下面我们就来讲讲这个问题。【板书】（二）电极产物的判断和电极方程式的书写【讲解】要讲这个问题，首先我们得明白什么是电极反应，大家阅读课本了解一下。【板书】1、电极反应：【举例】2、电解熔融nacl电荷要守恒【板书】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）【举例】电解cucl2的电极反应的书写。cu2+h+cl-oh-e-e-石墨电极石墨电极 cucl2溶液 电解cucl2溶液【讲解】对于电极方程式的书写有个一般步骤：【板书】（1）明确电解液中存在的离子【提问】cucl2溶液中存在哪些自由移动的离子？【学生】回答【过渡】对于阳离子，到底是cu2+先得到电子，还是h+先得到电子呢？这就涉及到离子的放电顺序的问题了，大家阅读课本，了解以下离子的放电顺序。【学生】阅读课本。【板书】（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）f-【讲解】那么大家根据放电顺序写出该电解的阴阳两极的电极方程式。【练习】1.书写用石墨做电极电解硫酸的电极方程式和电解池方程式。 2.用惰性电解fe2(so4)3和cu(no3)2的混合溶液，写出电解的电极方程式。【作业】用石墨做电极，电解h2so4溶液naso4溶液naoh溶液hgcl2溶液cuso4溶液ki溶液,分别写出电解的电极方程式和总方程式。 为下节课讲电解的几种类型作铺垫！【板书设计】 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（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）（第二课时）【复习提问】1、什么叫电解？ 2、什么叫电解池？ 3、判断阴、阳极的方法有哪些？4. 以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（ b ）a. na2so4 b. agno3 c. nacl d. naoh【讲解】电解的几种类型 （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；（2）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；（3）电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；（4）电解活泼金属（k/ca/na）的无氧酸盐，放氢生碱型；【板书】二、电解原理的应用电解的类型：1. 电解水型2. 分解电解质型3. 放氧生酸型4. 放氢生碱型【过渡】下面我们结合几个例子看看电解原理的应用（一）电解食盐水【预习提示】1、预测电解食盐水的现象是有哪些？ 2、电解食盐水的产物是什么？ 3、在电解食盐水时，溶液中各离子的移向何极？ 4、在电解食盐水的过程中，溶液的ph值如何变化？【学生】预习后回答【视频】电解食盐水【讲解并板书】现象：电流流向： 电子流向： 阴阳极反应方程式（滴加酚酞红，红色先出现在哪？）：阴极：2h+2e- h2 阳极：2cl- cl2+2e- 总方程式（阴极产物，阳极产物各是什么？）：总反应式：2nacl+2h2o = 2naoh+h2+cl2 (条件:通电) 溶液ph值变化：【学生】预习氯碱工业【讲解】氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。na+na+h2o(含少量naoh)naoh浓溶液nacl稀溶液nacl浓溶液h2cl2阳离子交换膜【讲解】在电解过程中，由于阴极区oh浓度变小，水的电离平衡向生成h和oh的方向移动，随着h不断变为氢原子并最终形成氢气逸出，使阴极区溶液中的oh越来越多。用隔膜就可以阻止oh移向阳极，则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集，由阴极溶液可以得到烧碱。还可以得到另外两种重要的化工产品氯气和氢气。【指导学生阅读资料在线】水的电离和离子放电顺序【强调】离子放电顺序是对在一定条件下，离子并不都能在电极上发生反应。而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律，不同的实验条件会存在不同的顺序，规律是有条件限制的。【阅读】工业电解食盐水制备烧碱【课堂练习】练习册p13 1、2、4、13【作业】p18 1【板书设计】二、电解原理的应用电解的类型：5. 电解水型6. 分解电解质型7. 放氧生酸型8. 放氢生碱型（一）电解食盐水现象： 电流流向： 电子流向： 阴阳极反应方程式（滴加酚酞红，红色先出现在哪？）：阴极：2h+2e- h2 阳极：2cl- cl2+2e- 总方程式（阴极产物，阳极产物各是什么？）：总反应式：2nacl+2h2o = 2naoh+h2+cl2 (条件:通电) 溶液ph值变化：（第三课时）【知识回顾】上节课我们学习了哪些知识点？【学生】【预习提示】1、在铜的电解精练中，阴阳极材料各是什么？能不能换成其他的材料？ 2、对电解质溶液是有什么要求？ 3、阴阳极反应方程式是什么？ 4、可以得到什么副产物？【学生】预习后回答【板书】（二）铜的电解精练【视频】铜的电解精练【讲解并板书】现象： 电流流向： 电子流向： 阴阳极反应方程式：阴极：cu2+ + 2e- cu 阳极：cu cu2+2e-电解的副产物（三）电镀【预习提示】【讲解】一件表面镀有其他金属的制品，我们可以把它的结构大致分为两大部分：镀件和镀层金属。那么这个镀层金属是这么镀在这个镀件上的呢？这节课我们就来看看这个问题。【活动探究】在铁钉上镀铜【板书】电镀：是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。注意点: 电极：阴极镀件 (待镀金属制品) 阳极镀层金属或惰性电极电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。【投影小结】 电解池、电解精练池、电镀池的比较电解池电解精练池电镀池定义将电能转变成化学能的装置应用电解原理将不纯的金属提纯的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件两电解接直流电源电极插入电解质溶液或熔融电解质中形成闭合回路不纯金属接电源正极，纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯金属的离子镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属阴极：纯金属阳极：镀层金属阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应【投影练习】1.（1）a 、b哪一极为正极？（2）若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？选择何种溶液？（3）若要给铁叉镀金，a极选用什么材料？选择何种溶液？2. 工业上采用fe、c为电极电解k2mno4溶液制kmno4（1）电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极 附近溶液ph将会 ,（2）阳极反应式为 ，（3）总电解反应式为 . 答案: fe 增大 mno42e- =mno4 2k2mno4+2h2o=2kmno4+2koh+h2【讲解】 例一：铂电极电解1lcu(no3)2和kno3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2l(s.t.p)气体.求电解后溶液的ph,并确定析出铜的物质的量.解析：阳极 4oh-4e-=2h2o+o2 阴极 cu2+2e- =cu 2h+2e- =h2 阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗4oh- 2mol,即产生h+ 2mol. 阴极生成0.5molh2,消耗h+ 1mol;所以溶液中c(h+)=1mol/l ph=0 生成h2转移的电子:0.5 2=1mol,故还有1mole- 用于还原cu2+,可析出铜为0.5mol.【练习】1.用石墨电极电解100ml h2so4与cuso4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24l（标况）气体，则原混合液中cu2+的物质的量浓度为（ ） a.1mol/l b.2mol/l c.3mol/l d.4mol/l2.某硝酸盐晶体化学式为m(no3)xnh2o，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100ml溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：金属m的相对原子质量及 x、n 值；电解溶液的ph（溶液体积仍为100ml）。 mx+ + xe- = m0.005mol 0.01mol 0.32g 所以：x = 2 ；ar(m) = 64 ；n = 3 产生h+为0.01mol，ph=13.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4.根据金属活动顺序表，cu不能发生如下反应：cu + 2h2o=cu(oh)2+ h2。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是abcd阳极石墨cucucu阴极石墨石墨fept电解液cuso4溶液na2so4溶液h2so4溶液h2o5.按下图的装置进行电解实验：a极是铜锌合金，b极为纯铜，电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若a极恰好全部溶解，此时b极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03克，a合金中cu、zn原子个数比为a 41 b 31 c 21 d 任意比【板书设计】（二）铜的电解精练现象： 电流流向： 电子流向： 阴阳极反应方程式：阴极：cu2+ + 2e- cu 阳极：cu cu2+2e-电解的副产物（三）电镀电镀：是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。注意点: 电极： 阴极镀件 (待镀金属制品) 阳极镀层金属或惰性电极电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。三、电解池、电解精练池、电镀池的比较【作业】p18 2【教学反思】电解电解的定义电解原理的应用定义：电能转化为化学能阴阳极的判断电解时电极产物的判断阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连阳极产物的判断阴极产物的判断阳极：阴离子的放电顺序阴极：阳离子的放电顺序氯碱工业电镀铜的电解精练电解法冶炼金属(第四课时)【知识总结】【典例精析】【例1】如右图是电解cucl2溶液的装置，其中c、d石墨电极，则下列有关判断正确的是（c）a.a为负极，b为正极b. a为阳极，b为阴极电极的放电顺序c.电解过程中，d电极质量增加d.电解过程中，cl- 物质的量浓度不变【解析】依据电流方向，可推出a为电源正极，b为负极，则c是电解池的阳极，cl失电子转化为cl2；d是电解池的阴极，产生cu，d电极质量会增加。【例2】.用石墨电极持续电解下列溶液（电流强度不变），阳极上产生气体的的量可能发生如下图所示变化的是（d）a.ki溶液 b.na2so4溶液 c.cuso4溶液 d.nacl溶液【解析】电解ki溶液时，i优先在阳极失去电子生成i2，起初没有气体放出。电解na2so4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图象中不可能出现拐点。电解cuso4溶液时，一直是oh在阳极失去电子生成o2，图象中同样不可能出现拐点。电解nacl溶液时，cl优先在阳极失去电子生成cl2，当cl消耗完时，转换为oh放电而生成o2，每转移1mol电子，可生成0.5molcl2，但只能生成0.25molo2，也就是说，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图象完全吻合。【例3】.有x、y、z、m四种金属，已知：x可以从y的盐溶液中置换出y；x和z组成原电池时，z为正极；y和z的离子共存于电解液中，y离子先放电；m的离子氧化性强于y的离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（d）a.xyzm b.xzmy c.mzxy d.xzym【解析】x可以置换出y，说明金属活动性xy；x和z作原电池电极时，z为正极，说明金属活动性xz；y和z的离子共存，y离子先放电，说明金属活动性zy；m的离子氧化性强于y的离子，说明金属活动性mzym。【例4】.用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是（b）阳极阴极溶液甲物质乙a.ptptnaohnaoh固体b.ptpth2so4h2oc.cptnacl盐酸d.粗铜精铜cuso4cu(oh)2【解析】电解naoh、h2so4溶液，都是电解水，所以加水就可以复原，a错误；b正确；电解nacl溶液后应加入氯化氢使之复原，如果加盐酸，会使nacl溶液物质的量浓度减小，c错误；d选项，阳极：cu-2ecu2，阴极cu22ecu，电解质溶液物质的量浓度没变，不用加任何物质。【例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（b）a.a为正极，b为负极：naclo和naclb.a为负极，b为正极：naclo和naclc.a为阳极，b为阴极：hclo和nacld.a为阴极，b为阳极：hclo和nacl【解析】用石墨作电极时，在阳极上应是cl放电，2cl2ecl2，在阴极上是水电离出的h放电，2h2eh2，水电离出的h消耗后，产生的oh与cl2反应产生clo，则消毒液为naclo和nacl，如果cl2在上端产生，则cl2直接向外排出，不能与oh反应，故cl2应在下端产生，即b为电源的正极，与之相连的碳棒为阳极。【练习讲评】【题1】下图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（d）na2so4溶液a.逸出气体的体积，a电极的小于b电极的b.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体c. a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色d. a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色【解析】电解硫酸钠实质上只电解水。根据阳失氧、阴得还，可知阴极（a电极）产生氢气，阳极（b电极）产生氧气，所以a电极附近富集着氢氧根离子，使石蕊呈蓝色，4h2o+4e2h2+4oh；而b电极附近发生2h2o4eo2+4h+而使石蕊呈红色。【题2】下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述中，正确的是（d）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，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动d.相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相同【解析】在电解池中，导线和电极上是由电子的定向移动，而溶液中则靠离子的定向移动，才使整个电解池形成一个闭合回路；导线中电子的方向与电流方向相反，故电子从电解池的阳极流向电源的正极，从电源的负极流向电解池的阴极；电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；不论如何，两极上转移的电子数总是相等的。【题3】下列叙述中不正确的是（d）a.电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应b.不能自发进行的氧化还原反应可通过电解实现c.电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应d.电解饱和食盐水时，阳极得到naoh溶液和氢气【解析】电解饱和食盐水时，在阳极得到氯气，在阴极得到氢气和naoh溶液。【题4】用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解质溶液的ph下降的是（b）a.cucl2溶液 b.agno3溶液 c.bacl2溶液 d.h2so4溶液【解析】4 agno32h2o=4ag+o2+4hno3 阴极产物为ag，阳极产物为氧气和氢氧化钠。【题5】电解溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出，则阳极上产生气体的体积（标准状况）约为（a）a.0.28l b.0.56l c.014l d.11.2l【解析】本题首先要判断阳极上产生什么气体，依据阳失氧，阴得还，可推知阳极上产生的气体是氧气，从电子转移的角度可知电子转移0.05mol，故氧气有028l。【题6】用含少量银和锌的粗铜做阳极，纯铜片做阴极，cuso4溶液做电解液，电解一段时间后，阳极质量减少了x g，则（d）a.电解液质量增加x g b.阴极质量增加x g c.阴极质量增加a g ，ax d.阴极质量增加b g，bal3+k+，阴离子：cl-oh-so42-。电极反应为：阳极2cl-cl2+2e，阴极2h+2eh2，溶液中还伴有al3+3oh-=al(oh)3，其中h+和oh-是由水电离产生的，故电解总反应式为：2al3+6cl-+6h2o2al(oh)3+3h2+3cl2。恰好n(al3+):n(cl-)=1:3，所以电解至二者消耗完时，溶液为k2so4溶液，接下来接续电解实际上是电解水，所以ph值先增大后保持不变且接近于7，沉淀则从无到最大值。【题11】工业上为了处理含有cr2o72-的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量nacl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有cr(oh)3和fe(oh)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量已低于排放标准。请回答下列问题：(1)两极发生反应的电极式为阳极： ，阴极： (2)写出变为的离子方程式： (3)工业废水由酸性变为碱性的原因是 (4) (填”能”或”不能”)改用石墨电极，原因是 【解析】用铁做电极电解时，阳极：为铁失电子生成亚铁离子，阴极为氢离子得电子生成氢气。阳极生成的亚铁离子进入溶液中与cr2o72-发生氧化还原反应生成铁离子和铬离子，在电解过程中，h+不