电解池的工作原理及应用导学案

《电解池的工作原理及应用》导学案（2课时）兰溪一中程建静【学习目标】知识与技能1.熟练掌握电解池电极名称、材料、电解质种类等的判断；会书写电极反应式和电解总反应方程式；2.了解电解原理在生产生活中的应用，知道氯碱工业和电镀的原理；3.掌握电解前后溶液的浓度和pH值变化的计算。过程与方法通过实验，了解电解池的构造特点及工作原理情感态度价值观能把化学知识和生产实际联系起来，学以致用【学法指导】引导学生运用将电解池与原电池进行对比的学习方法，抓住电化学学习的氧化还原本质，学会透过现象看本质。【学习重点】1.电极反应式和电解总反应方程式的书写2.电解前后溶液的浓度和pH值变化的计算【学习过程】【例题导入】分析下图，回答下列问题：ABCD(1)在A中，Cu为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。碳棒为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。A中的实验现象为______________________。(2)B中的实验现象为____________________，B中电子的移动方向为。(3)在D中，Cu为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。碳棒为______极，发生_______反应，电极反应为___________________。【学生小结】原电池、电解池判定（1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池；（3）若为无明显外接电源的串联电路，则利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。一、电解池的工作原理【学生讨论】1．电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________过程。电离需要通电吗？_____________。2．NaCl熔融后电离成_________离子，其在通电前作_________运动。通电后，在外电源的作用下，离子作________移动而导电。(其中阳离子向电解池的_______极移动，阴离子向电解池的_______极移动。)在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解。3．电解后电极表面分别发生了什么化学反应？请写出电极上发生的电极反应式：4．请分析电解过程中电子的流向：【活动与探究】P191．CuCl2溶液中含有哪些离子？2．通电前后，溶液中离子的运动状态有何不同？3．CuCl2溶液在通电过程中两极分别有什么现象发生？4．完成电极反应式和电解反应方程式。【学生讨论】P201．在氯化钠溶液存在离子，接通直流电源后，溶液中离子向阳极移动，由于离子比离子容易失去电子，在阳极被氧化；溶液中离子向阴极移动，由于离子比离子容易得到电子，在阴极被还原；在极区得到NaOH。电解Na2SO4溶液时，那个电极区能使酚酞变红？请解释原因。2．请写出电解食盐水过程中的电极反应为：总反应的电解方程式3．分析氯碱工业在电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH-进入阳极区：【学生小结】1．电极产物的判断依据——离子放电顺序和电极材料阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电．放电顺序取决于离子本身性质，也与电极材料有关．电解时所使用的电极分为两类：一类为惰性电极，只起导体的作用（如铂、石墨等）．另一类为活性电极（除铂、金以外的金属），活性电极作阴极，只起导体的作用；若为阳极，电极本身．发生氧化反应。（1）在惰性电极的阳极上，阴离子放电的顺序为：（2）在电极的阴极上，阳离子的放电顺序为：（此处为何不提惰性电极的阴极？）★★【特别提醒】：若非惰性电极作阳极，失电子的是电极本身2．电解规律及溶液pH分析：【（1）电解规律】：用惰性电极电解酸、碱、盐各种电解质溶液，依据放电顺序有四种类型：①含氧强酸、强碱和活泼金属含氧酸的盐溶液电解，实际上是电解。②无氧酸、不活泼金属无氧酸盐（HF、MFn）溶液电解，实际上是电解。③活泼金属无氧酸盐溶液电解，放出同时生成。不活泼金属含氧酸盐溶液电解，放出同时生成。【(2)电极附近溶液pH值变化】：电解时，如果溶液中H+或OH-在电极上放电，使得电极附近溶液中的H+或OH-浓度发生改变，而引起电极附近pH值变化。电解时，如在阳极上生成O2，这时由_____在阳极上放电，使得阳极附近[OH-]___[H+]，阳极区pH值_____；如在阴极上生成H2，这时由于___在阴极上放电，使得阴极附近[H+]___[OH-]，阴极区pH值___。【（3）电解质溶液pH值变化】：若电解时，只生成H2而不生成O2，溶液的pH值_____；若只生成O2而不生成H2，溶液的pH值_____；若既生成H2，又生成O2，实际上就是电解_____;此时若原溶液为酸性，其pH值______，若为碱性，其pH值______，若为中性，其pH值不变；若既不生成H2，也不生成O2，溶液的pH值变化不大。【典例感悟】1．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:12．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，电解液的pH增大了的是A、H2SO4B、KOHC、AgNO3D、NaCl3.用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是A、CuCl2[CuSO4]B、NaOH[NaOH]C、KCl[HCl]D、CuSO4[Cu(OH)2]4．新型高能钠硫电池以熔融的钠、硫为电极，以钠离子导电的陶瓷为固体电解质。该电池Na2SX放电时为原电池，充电时为蓄电池，反应原理为：2Na+xS(1)放电时，S发生反应，Na作极。（2）充电时Na所在的电极与直流电源极相连。（3）充电时阳极反应为；放电时负极反应为.二、电解池的应用——电镀1.电镀的原理和目的是什么？2..指出电镀过程中发生的能量转化形式，并分析电镀过程中电子的流向。3.写出电镀银的过程中两电极的电极反应式【学生小结】1．电镀是电解的应用。电镀是以为阳极，为阴极，含的溶液为电镀液。2．电镀过程的特点：①牺牲阳极；②电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；③在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH-一般不放电。【典例感悟】用铂电极电解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，经一段时间电解后，两极均得到11.2L气体（标准状况），此混合液中CuSO4的物质的量浓度为（）。A、0.5mol·L-1B、0.8mol·L-1C、1mol·L-1D、1.5mol·L-1【归纳反思】用惰性电极电解盐AmBn溶液的有关计算时常用的关系式1.认识“荷”平使者H2O——维护溶液中的“荷”平当只有An+放电时，水向溶液中补充同量的H+：An+~nH+当只有Bm-放电时，水向溶液中补充同量的OH-：Bm-~mOH-当An+、Bm-都放电时，水分子不管事当An+、Bm-都不放电时，水分子电离出的H+、OH-分别在阴、阳极放电2.常用于计算的两个关系式（1）当只有An+放电时，关系式：An+~nH+~nH2O~n/4O2（2）当只有Bm-放电时，关系式：Bm-~mOH-~mH2O~m/2H2【学习检测】1．电解硫酸铜溶液时，若要求达到以下几点：①阳极质量减少，②阴极质量增加，③电解液中c(Cu2＋)不变，则可选用的电极是（）。A．纯铜作阳极，含锌、银的铜合金作阴极B．含锌、银的铜合金作阳极，纯铜作阴极C．用纯铜作阳极，用纯铁作阴极D．用石墨作阳极，用惰性电极作阴极2．下列关于铜电极的叙述，不正确的是（）。A．铜锌原电池中铜是正极B．用电解法精炼粗铜时，铜作阳极C．在镀件上电镀铜时用金属铜作阳极D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极3．将两个铂电极插入500mlCuSO4溶液中，进行电解。通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑溶液的体积变化），此时溶液中c(H＋)约为A．4×10－3mol·L-1B．2×10－3mol·L-1C．1×10－3mol·L-1D．1×10－7mol·L-14．铁棒与石墨棒用导线连接后，浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是A．铁棒附近产生OH-B．铁棒被腐蚀C．石墨棒上放出Cl2D．石墨棒上放出O25．从H+、Na+、Ba2+、Cu2+、Cl－、SO42-中选出两种离子组成电解质，按下列要求进行电解，将电解质的化学式填空：(使用惰性电极)(1)电解过程中溶液颜色变浅且水量不变_______________________；(2)电解过程中电解质含量不变，水量减少_______________________；(3)电解过程中溶液的pH值增大_______________________；(4)电解过程中，两极析出气体的体积比为1∶1__________。5．参考答案（1）CuCl2（2）H2SO4、Na2SO4(3)HCl、NaCl、BaCl2（4）HCl、NaCl、BaCl2【评价反馈】在氧化还原反应的基础上学习原电池与电解池，学生通过原电池与电解池的学习能更加深刻地理解氧化还原反应及氧化性、还原性的强弱。但由于原电池电解池呈现形式与化学反应有所不同，学生掌握起来有难度。应通过精选例题及改编高考真题，锻炼学生举一反三、类比迁移的能力。