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2鲁科版选修

1、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。【教学过程】一、我们知道化学能可以转变为热能，即反应热。化学能也能转变为电能，用原电池装置。今天这节课

2、我们就来学习电能如何转化为化学能。一、电解原理讲：首先我们来比较金属导电和电解质导电的区别。 金属电解质导电粒子导电状态温度影响导电实质电子定向移动过渡：电解质导电的实质是什么呢？一起看实验。实验：现象一极有气泡，检验为氯气；另一极有红色的物质析出，分析为铜。讲：要分析此现象我们得研究此装置，首先看电极。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（

3、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。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

4、+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。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。二、电解规律：1.电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属

5、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。三、电解中电极附近溶液pH值的变化。1.电极区域

6、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、检测题1一种光化学电池的结构如右图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，发生反应：AgCl(s

7、) Ag(s)+Cl(AgCl)， Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面，接着Cl(AgCl)+eCl(aq)，若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是（ ）A. 光照时，电流由Y流向XB. 光照时，当转移0.1mole-时在Pt电极上有0.05molCl2生成C. 光照时，Cl向Ag电极移动D. 光照时，电池总反应为：AgCl(s) +Cu+(aq) Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl.2.在通电条件下，用如图所示装置由乙二醛（OHC-CHO）制备乙二酸（H00C-COOH）。其制备反应为：OHC-CHO+2Cl2+2H2OHOOC-COOH+4HCl。下列说法正

8、确的是（ ）A. 每消耗0.1mol乙二醛在Pt1极放出2.24L气体（标准状况）B. Pt1的电极反应为：4OH-4e-=2H2O+O2C. 每得到lmol乙二酸将有2molH+从右室迁移到左室D. 盐酸是起提供Cl-和增强导电性的作用3. 碳酸二甲酯(CH3O)2CO是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示(加入两极的物质均是常温常压下的物质)。下列说法正确的是（ ）A. 电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为l：2B. 石墨l极发生的电极反应为2CH3OH+CO-e-=(CH3O)2CO+H+C. 石墨2极与直流电源正极相连D. H+由石

9、墨2极通过质子交换膜向石墨l极移动4. 双隔膜电解池（两电极均为惰性电极）的结构示意简图如图所示，利用该装置可以电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气。对该装置及其原理判断错误的是（ ）A. 如电极材料均改为铜板，电解池的总反应方程式不变B. 向A溶液中滴加石蕊试液显红色C. c隔膜为阴离子交换膜、d隔膜为阳离子交换膜D. 相同条件下，c隔膜附近电极产生的a气体与d隔膜附近电极产生的b气体体积比为1：25. 用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+，模拟装置如下图所示。下列说法不正确的是（ ） A. 阳极室溶液由无色变成浅绿色B. 当电路中通过lmol电子的电量时，阴

10、极有0.5mol的气体生成C. 电解时中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降D. 电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO46. 四个电解装置都以Pt作电极，它们分别装着如下电解质溶液进行电解，电解一段时间后，测定其pH变化，所记录的结果正确的是（ ）选项ABCD电解质溶液pH 变化HClAgNO3KOHBaCl2pH变化减小增大增大不变A. A B. B C. C D. D参考答案1. 【解析】装置中氯原子在银电极上得电子发生还原反应，所以银作正极、铂作负极，A光照时，电流从正极银X流向负极铂Y，A错误；B光照时，Pt电极作负极，负极上亚铜离子失电子发生氧化反应，电极反应式为）

11、Cu+（aq）-e-=Cu2+（aq），B错误；C光照时，该装置是原电池，银作正极，铂作负极，电解质中氯离子向负极铂移动，C错误；D光照时，正极上氯原子得电子发生还原反应，负极上亚铜离子失电子，所以电池反应式为AgCl(s) +Cu+(aq) Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl，D正确；答案选D。本题考查了原电池原理，根据图中得失电子确定正负极，再结合电流方向、电极反应来分析解答，原电池原理通常与电解原理同时考查，涉及金属的腐蚀与防护、电解精炼、电镀等知识点，有时还考查实验设计，注意考查的知识点角度及方式。【答案】D2. 【解析】A. 根据图像，Pt1极为阴极，发生还原反应，溶液中的氢离子放电

12、生成氢气，每消耗0.1mol乙二醛，转移0.4mol电子，生成0.2mol氢气，标准状况下的体积为4.48L，故A错误；B. 根据A的分析，Pt1的电极上发生氢离子的放电反应，故B错误；C. 根据A 分析，每得到lmol乙二酸将有4molH+从右室迁移到左室，故C错误；D. 阳极发生氯离子的放电反应，生成的氯气将乙二醛氧化为乙二酸，盐酸起到提供Cl-和增强导电性的作用，故D正确；故选D。【答案】D3. 【解析】通氧气的一极，氧气得到电子生成水，发生还原反应，为阴极，则阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应。A. 石墨l极为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为：2

13、CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+，通入氧气的为阴极，电极反应式为O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O，根据电极反应式，电解一段时间后，阴极和阳极消耗的气体的物质的量之比为l：2，故A正确；B. 石墨l极为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为：2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+，故B错误；C. 石墨2极为阴极，与直流电源负极相连，故C错误；D. 阳离子向阴极移动，故氢离子由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动，故D错误；故选A。本题考查原电池与电解池综合知识的应用，侧重于原电池的和电解池工作原理的【答案】A4. 【解析】电解

14、硫酸钠溶液，阳极发生氧化反应，a为氧气，A为硫酸，阴极发生还原反应生成氢气和氢氧化钠，b为氢气，B为氢氧化钠。A. 如电极材料均改为铜板，铜为活性电极，阳极铜被氧化，电解池的总反应方程式发生变化，故A错误；B. A为硫酸，向A溶液中滴加石蕊试液显红色，故B正确；C根据外加电源的正负极可知有气体a生成的一极为阳极，有气体b生成的一极为阴极；阳离子透过d隔膜向阴极移动，则d隔膜为阳离子交换膜，阴离子透过c隔膜向阳极移动，c隔膜为阴离子交换膜，故C正确；D. 在阳极氢氧根离子放电生成氧气，在阴极氢离子放电生成氢气，所以该电解反应的总方程式为2Na2SO4+6H2O2H2SO4+4NaOH+O2+2H

15、2，a为氧气，b为氢气，体积比为1：2，故D正确；故选A。本题考查了电解池原理的应用，为高频考点，侧重考查学生的分析能力，注意根据外加电源的正负极判断电解池的阴阳极，根据离子移动方向判断离子交换膜，注意把握题目中给出的信息。【答案】A5. 【解析】A根据装置图知，Fe为阳极，阳极上Fe 失电子发生氧化反应生成亚铁离子，所以溶液由无色变成浅绿色，A正确；B阴极上H+放电生成H2，电极反应式为2H2O+4e-2OH-+H2，因此当电路中通过lmol电子的电量时，阴极有0.5mol的气体生成，B正确；C电解时，溶液中NH4+向阴极室移动，中间室(NH4)2SO4溶液浓度下降，C正确；D电解时，溶液中NH4+向阴极室移动，H+放电生成H2，溶液中OH-和NH4+结合生成电解质NH3H