第1课时电解原理

第二节电能转化为化学能——电解1第1课时电解的原理【学习目标】通过对熔融氯化钠电解体系的分析，掌握电解、电解池的概念，清晰的建立起电极反应的概念，并能正确判断阴极和阳极。【重点难点】教学重点：电解原理教学难点：阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式。【教学过程】〔新课引入〕已知：2mol固体钠与1mol氯气反应生成2mol固体氯化钠放出822.3kJ的热量，写出该反应的热化学方程式，并从能量转化和氧化还原的角度进行分析。在日常生活和生产实践中，许多化学反应是通过电解的方法来实现的。如电解水制得氢气和氧气；电解食盐水制得烧碱、氯气和氢气；等等。在这些例子中，都是将电能转化为化学能。一、电解的原理【交流·研讨】电解熔融NaCl制备金属Na。下图为电解熔融NaCl的装置，容器中盛有熔融的NaCl，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，且石墨，铁片分别与电源的正极、负极相连。思考：1、熔融的NaCl中存在的微粒是什么？它们处于怎样的状态？2、接通电源后，这些微粒如何运动？会发生什么变化？3、若在导线上接一个小灯泡，会出现什么现象？4、移动到电极表面的Cl－、Na+将发生什么变化？总反应的化学方程式为总结出如下概念：1、电解：第二节电能转化为化学能——电解22、电解池：。（1）电解池的构成：、、。（2）电解池电极的确定：阳极：发生反应，与电源相连；阴极：发生反应，与电源相连。说明：1、惰性电极：用石墨、金、铂等材料做的电极，一般通电条件下不发生反应；2、活性电极：用铁、锌、铜等还原性较强金属做的电极，活性电极作阳极时，优先发生氧化反应。（3）电极反应和电极反应式：电极反应：。电极反应式：。小结：画出电解熔融氯化钠的电解池装置图，指出电极、标出导线中电子的定向移动方向和熔融氯化钠中离子的定向移动方向、写出电极反应式和总反应方程式。注意：电解与电离的区别电离电解条件特征阴阳离子无规则地自由运动，无明显的化学变化。方程式关系第二节电能转化为化学能——电解3电解池中，电解质溶液的导电过程就是电解过程。如何理解？[课堂练习]：书写使用惰性电极电解熔融氯化镁，氧化铝的电极反应方程式和总反应方程式电解熔融氯化镁阳极：；阴极：；总反应方程式：。电解熔融氧化铝阳极：；阴极：；总反应方程式：。第2课时电解原理的应用---电解食盐水制烧碱、氯气、氢气【学习目标】通过运用电解的原理分析食盐水的电解，了解较复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值，掌握阴阳离子的放电顺序，正确判断电极产物。【重点难点】教学重点：电解食盐水的原理教学难点：离子放电顺序和电极产物判断。【教学过程】复习：电解池的构成、电解熔融氯化钠的原理。二、电解原理的应用1、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气【实验】在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极（如图）。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。现象：阴极阳极电极产物：阴极阳极电解食盐水的总反应方程式为：电极反应：阳极阴极工业上利用这一反应原理，制取NaOH、Cl2和H2。第二节电能转化为化学能——电解4注意在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。[分析讨论]①食盐水中存在的离子（注意水的电离）：阳离子阴离子②结合实验分析这些离子的得失电子能力（放电能力）的大小。③总结常见阳离子和阴离子的放电顺序阳离子放电顺序：（得电子能力）阴离子放电顺序：（失电子能力）（OH－放电时电极反应式为4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O）④电极产物的判断(1)阳极产物判断首先看，如果是电极（指金属活动顺序表Ag以前的金属电极），则电极材料失电子，电极被氧化，溶液中的阴离子不能失电子。如果是电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。⑵阴极产物的判断直接根据顺序进行判断。【小结】。【反馈练习】第二节电能转化为化学能——电解51、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C12被完全吸收制得有较强杀毒能力的消毒液，设计了如右图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()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NaCl2、若某池（电解池或原电池）的总反应离子反应式是Cu＋2H+==Cu2+＋H2↑，关于此电池的有关说法正确的是（）A、该池可能是原电池，也可能是电解池B、该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸C、该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极D、该池只能是电解池，电解质溶液只能是硝酸3、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极板处有无色无臭的气体放出，符合这一情况的是（）4、甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，（1）写出电极名称和电极反应式：ABCa极板b极板X极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨正极CuCl2第二节电能转化为化学能——电解6D（2）在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_____________5、如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。(1)试分析电源的正负极、CuSO4溶液中各离子浓度的变化情况。（2）其中B装置为何要用U形管？（3）若电源输出电子0.5mol，求A中析出铜多少克，B中产生气体多少升。第二节电能转化为化学能——电解7第3课时电解原理的应用---电解精炼铜、电镀【学习目标】学会运用电解的原理分析铜的电解精炼；通过学习电镀的内容，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。【重点难点】铜的电解精炼和电镀的原理【教学过程】复习:离子放电顺序；写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式：CuCl2H2SO4CuSO42、铜的电解精炼：（粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属）下图为电解法精炼铜的装置，其中阳极为，阴极为，电解质溶液为。（并标在图上）阳极发生的主要反应为：（杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应：由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少，这三种金属不反应，以单质的形式沉积在底部，得到阳极泥）。阴极的反应为。分析电解精炼过程中电解质溶液的变化。第二节电能转化为化学能——电解8总结：电解精炼装置的构成。3、电镀【活动·探究】根据电解原理和铜的精炼的操作，利用如下材料：铁制品、铜片、CuSO4溶液、导线、直流电源，试设计一个实验，在铁钉表面镀上一层铜。思路：铜的精炼中，粗铜为阳极，Cu失电子变成Cu2＋，溶液中的Cu2＋在阴极得电子，生成Cu单质，即在阴极上析出了铜。故要在铁制品表面镀铜，可让做阳极，为阴极，溶液为电解质溶液。画出电镀铜的实验装置图，指出电极和电解质溶液：预测实验现象：写出电极反应式：阳极：阴极：总结:(1)电镀：。(2)电镀池的构成：。第二节电能转化为化学能——电解9【小结】电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义构成条件电极名称电机反应类型【反馈练习】1．下列叙述中不正确的是（）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的原理实现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，阳极得到氢氧化钠溶液和氢气2．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）()A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－→NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt3、下列关于铜电极的叙述正确的是A、铜锌原电池中铜是负极B、用电解法精炼铜时纯铜作阳极第二节电能转化为化学能——电解10C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D、电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极4、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为()A、1∶2∶3B、3∶2∶1C、6∶3∶1D、6∶3∶25．电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则①电解池中X极上的电极反应式为。在X极附近观察到的实验现象是。②Y电极上的电极反应式为。检验该电极反应产物的方法是。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则①X电极的材料是，电极反应式为。②Y电极的材料是，电极反应式为。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）（3）若要在铁制品表面镀上一层银，则可选用溶液为电解液，①X电极的材料是，电极反应式为。②Y电极的材料是，电极反应式为。aAXY+―