《電解池的工作原理及應用》導學案

電解池的工作原理及應用導學案 （2課時） 蘭溪一中 程建靜【學習目標】知識與技能1.熟練掌握電解池電極名稱、材料、電解質種類等的判斷；會書寫電極反應式和電解總反應方程式；2.了解電解原理在生產(chǎn)生活中的應用，知道氯堿工業(yè)和電鍍的原理；3.掌握電解前后溶液的濃度和pH值變化的計算。過程與方法通過實驗，了解電解池的構造特點及工作原理情感態(tài)度價值觀能把化學知識和生產(chǎn)實際聯(lián)系起來，學以致用【學法指導】引導學生運用將電解池與原電池進行對比的學習方法，抓住電化學學習的氧化還原本質，學會透過現(xiàn)象看本質?！緦W習重點】1.電極反應式和電解總反應方程式的書寫2.電解前后溶液的濃度和pH值變化的計算【學習過程】【例題導入】分析下圖，回答下列問題： A B C D (1) 在A中，Cu為_極，發(fā)生_ _反應，電極反應為_ _。碳棒為_極，發(fā)生_ _反應，電極反應為_ _。A中的實驗現(xiàn)象為_ _。(2) B中的實驗現(xiàn)象為_ _，B中電子的移動方向為 。(3)在D中，Cu為_極，發(fā)生_反應，電極反應為_ _。碳棒為_極，發(fā)生_反應，電極反應為_ _ _?！緦W生小結】 原電池、電解池判定（1）若無外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定；（2）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池；（3）若為無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應的裝置為原電池。一、電解池的工作原理【學生討論】 1電離是指電解質在_或_ _狀態(tài)下離解成_ _過程。電離需要通電嗎？_。2NaCl熔融后電離成_離子，其在通電前作_ _運動。通電后，在外電源的作用下，離子作_移動而導電。(其中陽離子向電解池的_極移動，陰離子向電解池的_極移動。) 在導電的同時，在陽、陰兩極發(fā)生氧化還原反應，即被電解。3 電解后電極表面分別發(fā)生了什么化學反應？請寫出電極上發(fā)生的電極反應式： 4 請分析電解過程中電子的流向： 【活動與探究】 P191 CuCl2溶液中含有哪些離子？2 通電前后，溶液中離子的運動狀態(tài)有何不同？3 CuCl2溶液在通電過程中兩極分別有什么現(xiàn)象發(fā)生？4 完成電極反應式和電解反應方程式?！緦W生討論】P201在氯化鈉溶液存在 離子，接通直流電源后，溶液中 離子向陽極移動，由于 離子比 離子容易失去電子，在陽極被氧化；溶液中 離子向陰極移動，由于 離子比 離子容易得到電子，在陰極被還原；在 極區(qū)得到NaOH。電解Na2SO4溶液時，那個電極區(qū)能使酚酞變紅？請解釋原因。 2請寫出電解食鹽水過程中的電極反應為： 總反應的電解方程式 3 分析氯堿工業(yè)在電解飽和食鹽水時為什么要阻止陰極區(qū)的OH-進入陽極區(qū)： 【學生小結】1電極產(chǎn)物的判斷依據(jù)離子放電順序和電極材料陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電放電順序取決于離子本身性質，也與電極材料有關電解時所使用的電極分為兩類：一類為惰性電極，只起導體的作用（如鉑、石墨等）另一類為活性電極（除鉑、金以外的金屬），活性電極作陰極，只起導體的作用；若為陽極，電極本身發(fā)生氧化反應。（1）在惰性電極的陽極上，陰離子放電的順序為： （2）在電極的陰極上，陽離子的放電順序為：（此處為何不提惰性電極的陰極？） 【特別提醒】：若非惰性電極作陽極，失電子的是電極本身2電解規(guī)律及溶液pH分析：【（1）電解規(guī)律】：用惰性電極電解酸、堿、鹽各種電解質溶液，依據(jù)放電順序有四種類型：含氧強酸、強堿和活潑金屬含氧酸的鹽溶液電解，實際上是電解 。無氧酸、不活潑金屬無氧酸鹽（HF、MFn）溶液電解，實際上是 電解?；顫娊饘贌o氧酸鹽溶液電解，放出 同時生成 。不活潑金屬含氧酸鹽溶液電解，放出 同時生成 。 【(2)電極附近溶液pH值變化】：電解時，如果溶液中H+或OH-在電極上放電，使得電極附近溶液中的H+或OH-濃度發(fā)生改變，而引起電極附近pH值變化。電解時，如在陽極上生成O2，這時由_ _在陽極上放電，使得陽極附近OH-_ _H+，陽極區(qū)pH值_；如在陰極上生成H2，這時由于_ _在陰極上放電，使得陰極附近H+_ _OH-，陰極區(qū)pH值_ _。【（3）電解質溶液pH值變化】：若電解時，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，實際上就是電解_ _;此時若原溶液為酸性，其pH值_，若為堿性，其pH值_，若為中性，其pH值不變；若既不生成H2，也不生成O2，溶液的pH值變化不大?！镜淅形颉?用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是A電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶液pH不變B電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶液pH減小C電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質的量之比為1:2D電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質的量之比為1:12用惰性電極電解下列溶液，電解一段時間后，電解液的pH增大了的是 A、H2SO4 B、KOH C、AgNO3 D、NaCl3.用惰性電極電解下列溶液，一段時間后，再加入一定質量的另一種物質（括號內），溶液能與原來溶液完全一樣的是 A、CuCl2CuSO4 B、NaOHNaOH C、KClHCl D、CuSO4Cu(OH)24 新型高能鈉硫電池以熔融的鈉、硫為電極，以鈉離子導電的陶瓷為固體電解質。該電池放電時為原電池，充電時為蓄電池，反應原理為：2Na + xS Na2SX(1)放電時，S發(fā)生 反應，Na作 極。（2）充電時Na所在的電極與直流電源 極相連。（3）充電時陽極反應為 ；放電時負極反應為 .二、電解池的應用電鍍1. 電鍍的原理和目的是什么？2. .指出電鍍過程中發(fā)生的能量轉化形式，并分析電鍍過程中電子的流向。3. 寫出電鍍銀的過程中兩電極的電極反應式【學生小結】1電鍍是電解的應用。電鍍是以 為陽極， 為陰極，含 的溶液為電鍍液。2電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴格說是鍍層金屬離子的濃度）保持不變；在電鍍的條件下，水電離產(chǎn)生的H+、OH- 一般不放電。【典例感悟】用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500mL，經(jīng)一段時間電解后，兩極均得到氣體（標準狀況），此混合液中CuSO4的物質的量濃度為（ ）。l·L-1l·L-1 C、1 mol·L-1 mol·L-1【歸納反思】用惰性電極電解鹽AmBn溶液的有關計算時常用的關系式1.認識“荷”平使者H2O維護溶液中的“荷”平 當只有An+放電時，水向溶液中補充同量的H+： An+ nH+ 當只有Bm-放電時，水向溶液中補充同量的OH-： Bm- mOH- 當An+、Bm-都放電時，水分子不管事 當An+、Bm-都不放電時，水分子電離出的H+、OH-分別在陰、陽極放電2.常用于計算的兩個關系式（1）當只有An+放電時，關系式：An+ n H+ n H2O n/4 O2 （2）當只有Bm-放電時，關系式：Bm- m OH- m H2O m/2 H2【學習檢測】1電解硫酸銅溶液時，若要求達到以下幾點：陽極質量減少，陰極質量增加，電解液中c(Cu2)不變，則可選用的電極是（ ）。A純銅作陽極，含鋅、銀的銅合金作陰極 B含鋅、銀的銅合金作陽極，純銅作陰極C用純銅作陽極，用純鐵作陰極 D用石墨作陽極，用惰性電極作陰極2下列關于銅電極的敘述，不正確的是（ ）。A銅鋅原電池中銅是正極 B用電解法精煉粗銅時，銅作陽極C在鍍件上電鍍銅時用金屬銅作陽極 D電解稀硫酸制H2、O2時，銅作陽極3將兩個鉑電極插入500ml CuSO4溶液中，進行電解。通電一定時間后，某一電極增重0.064g（設電解時該電極無氫氣析出，且不考慮溶液的體積變化），此時溶液中c(H)約為 A4×103 mol·L-1 B2×103 mol·L-1 C1×103 mol·L-1 D1×107 mol·L-14鐵棒與石墨棒用導線連接后，浸入0.01mol/L的食鹽溶液中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是A鐵棒附近產(chǎn)生OH- B鐵棒被腐蝕 C石墨棒上放出Cl2 D石墨棒上放出O25從H+、Na+、Ba2+、Cu2+、Cl、SO42-中選出兩種離子組成電解質，按下列要求進行電解，將電解質的化學式填空：(使用惰性電極)(1) 電解過程中溶液顏色變淺且水量不變_；(2) 電解過程中電解質含量不變，水量減少_；(3) 電解過程中溶液的pH值增大_；(4) 電解過程中，兩極析出氣體的體積比為11_。5參考答案（1）CuCl2 （2）H2SO4、Na2SO4 (3)HCl、NaCl、BaCl2 （4）HCl、NaCl、BaCl2【評價反饋】在氧化還原反應的基礎上學習原電池與電解池，學生通過原電池與電解池的學習能更加深刻地理解氧化還原反應及氧化性、還原性的強弱。但由于原電池電解池呈現(xiàn)形式與化學反應有所不同，學生掌握起來有難度。應通過精選例題及改編高考真題，鍛煉學生舉一反三、類比遷移的能力。