化学：1.2.1《电解的原理》学案（鲁科版选修4）

1、第二节 电能转化为化学能电解【课标三维定向】.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。【学习策略指导】学习重点：以电解熔融的氯化钠为例，

2、理解电解的基本原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。学习难点：了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的原理，体会电解原理的应用。（阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式。）第一课时电解原理问题一、电解【自主学习】电解熔融的氯化钠离子在电场中的定向移动是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融的氯化钠中的和分别移向与电源负极和正极相连的电极。与电源负极相连的电极带有，Na在这个电极上得到电子，被还原成钠原子：；而与电源正极相连的电极带有，Cl在将电子转移给这个电极，自身被氧化成，最终生成：。将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解氯化钠制备金属钠的化学反应：。- 1 - /

3、9电解的定义在的作用下，电解质在两个电极上分别发生和的过程。 合作探究：“电解”与“电离”是否是一回事？电解与电离的比较 电离 电解条件过程特点联系 要点强化指导电解时所用的电流必须是直流电，而不是交流电。熔融态电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。电解的过程实质是一个氧化还原反应发生的过程，这一过程在通常情况下是不能进行的。问题二、电解池【自主学习】电解池的含义将转化为的装置被称为电解池。电解过程中的能量变化在电解过程中，电源向反应体系提供能，电能转化为能而“储存”在反应物中。电解池的构成按照电化学规定，电解池中的两个电极是极、极，发生的电极叫做阳极（阳极与电源的相连）；发生的电极叫做阴极（

4、阴极与电源的极相连）。故电解池由、以及组成。问题三、电极反应及其反应式的书写【自主学习】电极反应的含义在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个上分别进行的。每个电极上或是发生电子的变化，或是发生电子的变化，分别相当于的一半，这种反应常称为半反应。在电极上进行的半反应叫做电极反应，阳极上发生反应，阴极上发生反应。合作探究1：电极与电子的移动方向有怎样的特点？阳极与电源的相连，阳极上发生反应，电子由电解质中的放电经电解池极、外电路到电源的极，即：极 电源的极；阴极与电源的极相连，阴极上发生反应，电子由电源的极、外电路到电解池极被电解质中的阳离子得到，即：电源的极 电解池的极。要点强化指导电极与溶液（

5、或熔融电解质）中的离子移动电解池的极上有富积的大量的，故电解质中带电荷的离子向该极移动；电解池的极上缺失，故电解质中带电的离子向电解池的极移动。规律指导与总结：电极反应式的书写形式与步骤电极反应式的书写形式有两种（以Cl被氧化为例）：2Cl 2e Cl2；2Cl Cl2 2e 。电极反应式的书写步骤： 看电极：主要看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化；若为惰性电极，溶液或融化状态的电解质中的阴离子被氧化。阴极一般不参与反应。看离子：搞清溶液或融化状态的电解质中有哪些阳离子、阴离子，首先排出放电顺序，然后书写电极反应式。书写时一定不要忘了水的电离，水溶液中始终有H和OH，放电顺序中

6、H和OH之后的离子一般不参与电极反应。两个电极反应式所带的电荷必相等。书写时可依据总的反应式和某一电极反应式来写另一电极反应式。用总的反应式减去某一电极反应式就等于另一电极反应式问题四、电解质溶液中各离子的放电顺序【自主学习】离子的放电是指离子失去电子或离子得到电子的过程。阴离子放电越容易，电子就越容易，性就越强；反之，阳离子放电越容易，电子就越容易，性就越强。阳离子的放电顺序：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+H+（H+浓度较小）Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+H+（H+浓度较大）Cu2+ Fe3+Hg2+Ag+Pt2+Au3+阴离子的放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根离子（SO42、NO

7、3等）F【问题分析示例】例题1：工业制铝是采用电解熔融的氧化铝的方法。试分析电解熔融的Al2O3的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。针对性练习：1工业制镁是采用电解熔融的氯化镁的方法。试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。例题2：以石墨为电极电解Cu（NO3）2溶液。写出电极反应式； 写出电解的总反应式和离子方程式。针对性练习：2用惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是（ ）AH2和Cl2 BCu和Cl2 CH2和O2 DCu和O2 【课堂练习达标】3 下列关于电解槽的叙述不正确的是（ ）A与电源正极相连的是电解槽的阴极

8、B与电源负极相连的是电解槽的阴极C在电解槽的阳极上发生氧化反应D电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极4能用电解的原理说明问题的是（ ） 电解是把电能转化成化学能；电解是把化学能转化成电能；电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；某些不能自发的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现；任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。A B C D5电解下列物质的水溶液时，在阴极区无金属析出的是（ ）AAgNO3 BCuCl2 CNaOH DCaCl26用石墨作电极，下列离子浓度相同时，在电解过程中最容易发生的电极反应是（ ）A2Cl Cl2 2e B4OH 2H2O O24eCS2 S 2e

9、D2Br Br2 2e7若电解熔融的氢氧化钠，其有关的电极反应式及总反应式怎样？8在蒸馏水中按物质的量之比为1111加入AgNO3、Ba（NO3）2、K2SO4、NaCl，充分搅拌后，以铂电极电解该溶液，通电后最初所的还原产物与氧化产物的质量比为A18 B13771 C35.5108 D10835.5 9用碳棒作电极，在H+、Na+、Cu2+、Ag+、Cl、NO3、SO42等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液：当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质的名称是 ；当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的名称是 ；当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质的名称是 ；电解过程中电解质和水都减少时

10、，电解质的名称是 ；通过电子的物质的量与阴极析出的金属、阳极析出的气体的物质的量之比为421时，电解质的化学式是 。参考答案例题1：解析：熔融氧化铝的中自由移动的Al3+和O2，其中O2定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应：6 O2 12 e3O2；Al3+定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应：4 Al3+ 12 e4 Al。总反应式为：2 Al2O3 4 Al 3O2。答案：阳极 6 O2 12 e3O2；阴极 4 Al3+ 12 e4 Al。总反应式为：2 Al2O3 4 Al 3O2。例2：解析： Cu（NO3）2的水溶液中有Cu（NO3）2和H2O两种物质组成，而H2O电离出的H和OH

11、中的OH放电，在改写总化学方程式时，来自于H2O的OH要改写作H2O。Cu（NO3）2的水溶液中Cu2+、H+两种阳离子和NO3、OH两种阴离子。Cu2+、H+在阴极上的放电顺序是：Cu2+H+ ；OH、NO3在阳极上放电顺序是：OHNO3。所以，电极反应式为：阳极 4OH 2H2O O24e； 阴极 2 Cu2+ 4e 2 Cu 将两个电极反应式相加，得到电解的总反应式为：2Cu（NO3）2 2 H2O 2 Cu O2 4HNO3 。或2Cu2 2 H2O 2 Cu O2 4H。 练习：1解析：熔融的氯化镁中自由移动的Mg2+和Cl，其中Cl定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应： 2Cl 2

12、e Cl2；Mg2+定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应：Mg2+ 2 eMg。总反应式为：MgCl2 Mg Cl2。2解析：在CuSO4和NaCl 的混合溶液中，存在的阳离子放电顺序是：Cu2+NaH+；存在的阴离子放电顺序是：ClOHNO3。所以，开始的电极反应式为：阳极 2Cl Cl2 2e；阴极 Cu2+ 2e Cu 答案：B3解析：电解槽中的两个电极是阴、阳极，发生氧化反应的电极叫做阳极，与电源的正极相连；发生还原反应的电极叫做阴极，与电源的负极相连。电解槽中的电子由阳极 电源的正极；由电源的负极 电解池的阴极。答案：A4解析：从能量的角度看，电解是把电能转化成化学能的过程故对错。电

13、解质溶液导电的过程，必须伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故、对。某些不能自发的氧化还原反应，通过电源提供能量可以实现。故对。 答案：D5解析：在各溶液中，阳离子的放电顺序是：Ag+Cu2+HNa+Ca2+。所以在各溶液中的阴极区产生的物质是：Ag、Cu、H2、H2 。 答案CD6解析：下列离子浓度相同时，阴离子的放电顺序是：S2BrClOH 。答案：C7解析：熔融的氢氧化钠电离出Na和OH。OH在电压的作用下定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应；而Na定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应。因此：电极反应式：阳极：4OH 4e 2H2O O2；阴极：4Na 4e 4Na 。

14、总反应式为：4NaOH 4Na 2H2O O2。8解析：当在蒸馏水中按物质的量之比为1111加入AgNO3、Ba（NO3）2、K2SO4、NaCl时，首先会立即生成AgCl、BaSO4沉淀，成为KNO3和NaNO3的溶液，有K、Na、NO3、H和OH，再电解，实质是电解的水，产物分别是H2和 O2，故质量之比为18 。 答案：A9析：当阴极放出H2，阳极放出O2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+后面的离子，如：Na+；阴离子还原性排在OH后面的含氧酸根离子，如：NO3、SO42。当阴极析出金属，阳极放出O2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+前面的离子，如：Cu2+、Ag+；阴离子还原性排在OH后面的含氧酸根离子，如：NO3、SO42。注意：Ag2SO4是沉淀。当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+后面的离子，如：Na+；阴离子是Cl。电解过程中电解质和水都减少时，说明可能是电解质中的阳离子（Cu2+、Ag+）与水电离的OH，此时，电解质中的阴离子应是NO3、SO42；或可能是电解质中的阴离子（Cl）与水电离的H+，此时，电解质中的阳离子应是Na+。注意：Ag2SO4是沉淀。通过电子的物质的