高中化学电解池教案

1、精品文档电解池编稿：乔震审稿：祝鑫责编：宋杰1次节学习目标】悒1、知道电解池的形成条件，正确叙述电解原理；2、能正确判断电解池的阴、阳极；3、能正确书写电极反应式和电解反应方程式；4、了解氯碱工业、电镀工业、电冶金工业的化学原理。学习重点：理解电解原理和以电解 CuCl 2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般 规律学习难点：理解电解原理（本质）【知识要点梳理】一|h知识点一：电解原理：（通过外接电源将电能转变成化学能）1、实验探究：也随意编辑叨植 +i阐簿实验一实验二实验三实验一：将两根碳棒分别插进装有CuCl2溶液的U型管两端，浸入1分钟后，观察现象。实验二：用导线连接两根碳棒后，并接上

2、电流计，再分别插进装有CuCl2溶液的U型管的两端，观察电流计指针是否偏转和两极的变化。实验三：在装有 CuCl2溶液的U型管两端，插入两根碳棒作电极，并接上电流计，接通12V的直流电源，把湿润淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近后，观察 U型管内两极、溶液颜色、试纸颜色的变化和电流计指针是否偏转。实验现象及分析：实验一、二都无现象，实验三中与电源的负极相连的碳棒上有一层 红色的固体析出，说明有铜生成；与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生，并有刺激性气味，使湿润的淀粉碘化钾试纸变成了蓝色，说明有氯气生成；电流计指针发生偏转， 说明电解质溶液导电；溶液的颜色逐渐变浅，说明Cu 2+的浓度

3、逐渐减小。实验注意事项：实验完毕后，把沾有浓NaOH溶液的棉花塞在 U型管两端，吸收有害气体。小结：通过以上三个实验，得出结论：CuCl 2溶液通电时发生了化学变化，生成了Cu和C12,电流的作用是这种化学变化的直接原因和动力。2、电解池：电解池的定义：借助于电流在两极发生氧化还原反应的装置，叫电解池或电解槽。 电解池就是一种把电能转化为化学能的装置。电解池的电极名称：电解池的两极由电极与电源正、负极的连接情况直接判断。阴极：与电源的负极相连的电极；吸引溶液中的阳离子、得电子、还原反应。阳极：与电源的正极相连的电极，吸引溶液中的阴离子、失电子、氧化反应。说明：阳极有惰性电极和活性电极之分，隋性

4、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等）。电解池的组成：直流电源、电极、电解质溶液或熔融的电解质，用导线连接成闭合电路。电解池的工作原理：在外加直流电源的作用下，使电解质溶液中的离子在阴阳两极引起氧化还原反应的过程，称为电解。电解质导电的过程就是电解。电子从电源的负极流向电解池的阴极，溶液中的离子分别向两极做定向移动，阴极吸引溶液中的阳离子 Cu2+、H + , Cu2+在阴极上得电子还原为铜；阳极吸引溶液中的阴离子Cl-、OH-, Cl-在阳极上失电子氧化为氯原子，氯原子结合成氯分子，失去的电子沿导线流回电源正极，从而构成闭合回路。这

5、就是电解原理。通电时，阴离子移向阳极，在阳极上失去电子发生氧化反应。阳离子移向阴极，在阴极得到电子发生还原反应。通电前：CuCl 2=Cu 2+ + 2Cl-H2OH+ +OH -（电离）做无规则运动通电后：与电源负极相连的碳棒吸引溶液中的阳离子（ Cu2+、H+） Cu2+2e- = Cu（发生还原反应）与电源正极相连的碳棒吸引溶液中的阴离子（Cl-、OH-） 2Cl-2e- = Cl 2T （发生氧化反应）总反应式:CuCl 2,Cu+Cl 23、离子的放电顺序：国阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电电解通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，在阴极区氧化性强的微粒 先得电子

6、，被还原。同时，电子又从电解池的阳流出，沿导线流回电源的正极，即在阳极区 还原性强的微粒（包括电极）先失电子被氧化。阴极：阳离子在阴极上的放电顺序（得电子）大体可参照金属活动性顺序来推断。位于金属活动性顺序表后面的金属，其对应的阳离子越易得到电子。无论活性电极还是惰性电 极都不参加反应，参加反应的是溶液中的阳离子。Ag + Hg 2+ Fe 3+ Cu 2+H + Pb 2+ Sn 2+ Fe 2+ Zn 2+ Al 3+ Mg 2+ Na + Ca 2+ K +位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。阳极：当电极材料（阳极）为 Pt或C时，还原性非常弱，此条件不被氧化，称为惰性电极。当电极材料

7、（阳极）为 Cu等金属（除了 Pt和C）,还原性强，易失电子，易被 氧化，称为活性电极。若阳极是活泼或较活泼金属时，一般是电极的金属失去电子，而不是电解液中阴离子放电。若阳极是惰性电极时，阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）S2-l-Br-Cl-OH -NO 3-SO 42-（等含氧酸根离子）F - （SO32-/MnO 4-OH -）位于前边的还原性强的微粒优先失去电子。说明：(1)活泼金属离子 K+、Ca2+、Na +、Mg 2+、Al 3+在溶液中不会得到电子。(2)F-、SO42-、CO32-、NO 3-等在溶液中不会失去电子。(3)当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生改变，当Zn2+H

8、 +或Fe2+H +时，Zn2+、Fe2+先得电子而H +后得电子。(4)石墨和金属钳是惰性电极，不会得失电子。知识点二：电解原理的应用1、电解饱和食盐水：国用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极，电解饱和食盐水。溶液中存在的离子有Na +、Cl-、H +、OH -。根据放电的先后顺序，H+Na+Cl-OH-,阳极电极反应式为 2Cl-2e -=Cl 2T，阴极电极反应式为 2H +2e -=H 2 f。总反应式为：2NaCl+2H 2O壁旦H2 Cl 2 2NaOH 。其中H2、NaOH是阴极产物，Cl2是阳极产物。如电解前向溶液中滴加酚Mt,随着电解反应的进行，溶液颜色由无色变为红色，两极极板上

9、都有气体产生。2、铜的电解精炼：闺应用电解原理，进行粗铜的提纯。粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液(含铜离子的电解质溶液)作电解液。电极反应：阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 阳极：Cu-2e-=Cu2+比铜活泼的金属杂质一一以阳离子形式进入溶液中；比铜不活泼的金属杂质(金银等贵重金属)一形成阳极泥，沉积在阳极底部。说明：电解精炼铜过程中 CuSO 4溶液的浓度基本不变3、电镀铜：_J若把阴极精铜棒换成铁棒，电解过程不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。电镀：应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。电镀材料的选择：阴极一一镀件阳极一一镀层金属电镀液一一含有镀层金属离子的

10、溶液电镀过程的特点：牺牲阳极；电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；在电镀的条件下，水电离产生的H +、OH-一般不放电。实例：在铁制品上镀铜：阳极一一铜阴极一一铁制品电镀液一一CuSO4溶液阴极：Cu2+2e- = Cu 阳极：Cu-2e- = Cu2+注意：电镀的目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度， 但如果镀层被破坏，会增加金属的腐蚀速率。4、电冶金：二用来冶炼活泼的金属（适用范围：活泼金属KAl ）一一 电解例：电解熔融氯化钠：2NaCl（熔融）=2Na+Cl 2 T阳极：2Cl-2e-=C12T 阴极：2Na+2e-=2Na电解冶炼铝（AI2O3）: 2A1

11、2O3=4A1+3O 2 T阳极：6O2-12e - =3O 2 f 阴极：4A13+ + 12e - =4A1A1C13,原因就是 A1C13是共价注意：工业上用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝但不能用化合物，熔融状态下不导电。规律方法指导也一、电解与电离的区别：电离电解条件电解质溶于水或受热熔化状态电解质电置后再通直流电过程电解质电离成为自由移动的离子阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子特点只产生自由移动的离子发生氧化还原反应生成了新物质联系电解必须建立仕电离的基础上二、溶液导电与金属导电的区别：从做定向移动的微粒和是否发生化学变化两个角度比较：金属导电是自由电子的定向移动，电解质溶

12、液导电是阴、阳离子的定向移动；金属导电是物理变化，电解质溶液导电是非自发的化学变化；温度越高，金属导电性越弱、电解质溶液导电性越强；电解质溶液电解的过程就是电解质溶液导电的过程，电解质溶液导电的同时必定发生非自发的氧化还原反应。三、原电池与电解池的比较及判断原电池电解池能量转换化学能转化为电能电能转化为化学能离子的迁移方向阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移发生氧化反应的电极负极阳极（连接电源正极）发生还原反应的电极正极阴极（连接电源负极）相同点（从原理分析）都是氧化还原反应池型的判断：有外接电源是电解池，无外接电源是原电池；多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，

13、其余都是在原电池带动下的电解池。电极的判断：原电池看电极材料，电解池看电源的正负极连接顺序。四、电解池电极反应规律（阳氧阴还）阴极：得电子，还原反应。电极本身不参加反应，一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子阳极：失电子，氧化反应。若为金属（非惰性）电极，电极失电子；若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子五、电解规律：根据离子的放电顺序，采用惰性电极电解酸碱盐的水溶液时的规律。1、电解水型：,电解某些含氧酸、强碱及活泼金属的含氧酸盐的水溶液时，实质是电解水。例：H2SO4、HNO 3、KOH、NaOH、Na2SO4、KNO3、Na 2CO3等物质的水溶液。电解完后加水可使溶液恢复原样。2H

14、2Of=2H2 0 2 T说明：电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，不影响水的电解。电解硫酸和氢氧化钠时因为氧气溶解度大于氢气，H2和02之比大于22、电解溶质型：闰电解不活泼金属无氧酸盐、 无氧酸的水溶液时， 实质是电解电解质本身。 电解完后加入溶质可使溶液恢复原样。电解例：2HCl=H2 T+C12T电解CuCl 2 Cu+Cl3、放氧生酸型：闰电解不活泼金属的含氧酸盐的水溶液时，阳极产生氧气，同时生成 H+,阴极析出不活电解泼金属，电解质和水都参加反应。例： CuS0 4、AgNO 3、Cu(NO 3)2等物质的水溶液。2CuS0 4+2H 2O=2Cu+O 2 2H 2SO4电解完后加

15、入 CuO 或CuCO 3可使溶液恢复原样。4、放氢生碱型：国电解活泼金属(K、Ca、Na)的无氧酸盐的水溶液时，阴极产生氢气，阳极析出非金属单质，电解质和水都参加反应。例：NaCl、KBr、BaCl 2等物质的水溶液。电解2NaC1+2H 2O=H2C1 2 2NaOH 电解完后加入 HC1可使溶液恢复原样。六、电极反应式的书写分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）由阴阳两电极反应式， 合并得总反应式。 若已知一个电极反应式， 可用总式减去已知 的电极反应式，

16、得另一电极反应式。注意：弱电解质必须保持分子形式。经典例题透析类型一：电解原理、电极的判断V 题1、图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现极板质量增加，b极板有无色无臭气体放出， 符合a极板b极板电极z溶液的是（）庄！A、锌石墨负极CuSO 4B、石墨石墨负极NaOHC、银铁正极AgNO 3D、铜石墨负极CuCl2思路点拨：考查电极的判断的知识，灵活运用题目所给信息。解析：根据两电极质量的变化可判断出阴阳极。质量增加的一定是阴极。a极质量增加，a为阴极，即x极为负极，且电解液需有不活泼金属的阳离子，所以只能从A、D中选。在b极板上有无色无臭气体放出，D不符合（放出 C12）,所以只有 A正

17、确。【答案】A总结升华：在电解池中，阴极：得电子，发生还原反应，电极本身不参加反应，一定是 电解质溶液中阳离子“争”得电子；阳极：失电子，氧化反应，若为金属（非惰性）电极， 电极失电子，若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子。举一反三：【变式1】某电解池内盛有 Cu（NO 3）2溶液，插入两根电极，接通直流电源后，欲达到 如下要求：（1）阳极质量不变；（2）阴极质量增加；（3）电解液pH减小，则应选用的 电极是（）A、阴极两极都用石墨B、铜作阳极铁作阴极C、铁作阳极铜作阴极D、钳作阳极铜作阴极解析：根据题目要求：阳极选择惰性电极、溶液中有不活泼金属的阳离子，电解实质是 放氧生酸。【答案】

18、AD【变式2】用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的pH保持不变的是（）A、 HClB、NaOHC、Na 2SO4 D、 NaCl【答案】C考查电解的实质类型二：电解后溶液浓度的变化2、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的PH下降的是（）一iA、CuCl2B、AgNO 3C、BaCl2D、H2SO4思路点拨：考查电解的实质。解析：A项为电解溶质，B项为放氧生酸，C项为放氢生碱，D项为电解水。【答案】B总结升华：做题的思路：明确溶液中存在那些离子；阴阳两极附近有那些离子；根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物。根据原溶液的酸、碱性和电极产物可对电解后溶液的pH

19、的变化作出正确的判断。若电极产物只有H2而无。2,则pH变大；若电极产物只有 02而无H2,则pH变小；若电极产物既有 02又有H2,原溶液呈酸性，则 pH变小，原溶液呈 碱性则pH变大，原溶液呈中性，则 pH不变。举一反三：【变式3】常温时，将500 mL pH=5 的CuSO 4溶液用石墨电极电解一段时间，测得溶液的pH变为2,若使溶液的浓度、pH与电解前相同，可采用的方法（）。A、向溶液中加入 0.245g Cu（OH） 2B、向溶液中加 0.31g CuSO 4C、向溶液中加 0.0025 mol H 2SO4并加热D、向溶液中加 0.2g CuO【答案】D类型三：有关电解的计算C题3、在25c时，将2个铜电极插入到一定的 Na2SO4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极上收集到a mol的气体的同时，溶液中析出了b mol的结晶水合物Na 2SO4 10H 2O ,若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是（）由A、71b/18aB、71b/36a C、71b/(161b+18a)D、71b/(161b+9a)思路点拨：准确分析阴阳极分别发