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本文题目：高二化学教案：电解池

第三节 电解池学案

学习目标：

1、 理解电解的基本原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法;

2、 掌握电解、电解池及形成条件;

3、 了解铜的电解精炼和电镀铜的原理，了解氯碱工业反应原理，能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式;

4、 通过对比、分析明确原电池与电解池的区别和联系。

学习重点：电解原理氯碱工业反应原理

学习难点：离子放电实质

学习过程：

一、 电解原理

1、试验探究

如图所示：与电源正极相连的电极叫 极，

与电源负极相连的电极叫 极。

若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电源开关，

能否看到小灯泡发光? 。

给CuCl2溶液通电时现象：

阴极上 ，

经检验该物质是 。

阳极上： ，

经检验该物质是 。

两支电极上发生的反应为：

阳极： 。反应类型： 反应。

阴极： 。反应类型： 反应。

总反应式： 。

过程分析：CuCl2溶液能导电是因为存在 ，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作 移动，根据 相互吸引的原理，带负电的氯离子向 极移动，在阳极，氯离子失去电子被 为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向 极移动，在阴极铜离子获得电子被 成铜原子，覆盖在阴极上。

2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。

所用电流一般为直流电还是交流电较好? !该过程中 能转化为 能! 这是一个物理过程还是一个化学过程? 过程!显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。

3、电解池：将 能转化为 能的装置。

构成电解池的条件：

① ②

③ ④

判断下列装置是否属于电解池：

4、原电池与电解池的比较

装置类别 原电池 电解池

举例(图)

电极名称

反应类型

能量转变

反应是否自发进行

在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电源的 极沿着导线到达 极，从 极沿着导线回到电源的 极。

在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢? 。溶液中的 在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电子;溶液中的 在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。就是说：在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。

对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl-两种离子呢? 。水电离出少量的H+和OH--在电场作用下是否也要做定向移动呢? 。通电时，溶液中的

两种离子都要向阴极移动， 都要向阳极移动。

5、放电顺序

阴极上：

由于阴极上要 电子，不管阴极材料是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的 得电子。阳离子氧化性越强就越 得电子。

因此阴极上氧化性强的离子 得电子。

金属越不活泼，对应阳离子氧化性越 ，越 得电子。

由此根据金属活动顺序表，分析下列离子得电子能力的强弱：

金属活动顺序表

Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3+

严格讲：离子的放电能力与其浓度也有一定的关系，如酸溶液中：c[H+(酸)]c[ H+(水)]，因而放电能力 。但在中学范围内一般不考虑上述金属离子浓度对其放电能力的影响。

、 、 、 、 、 等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。

小结：质量增加，或有氢气产生的电极一定是 极。

阳极上：

电解池中阳极上要 电子，而 与溶液中的 都可失电子，因此阳极上的电极反应与 有关。由于一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。而阳极如果用石墨或金属铂(Pt)等难失电子的物质做惰性电极时，则是溶液中 失去电子。阴离子还原性越强就越 失去电子。根据非金属性的强弱，分析下列离子失电子能力的强弱：

S2- I- Br- Cl- OH-(水或碱) 最高价含氧酸根离子 F-。

从CuCl2溶液的电解产物可知： 的失电子能力比 强。而氟原子的得电子能力很 ，因而F-失电子能力最 。

研究表明：OH-的失电子能力比最高价含氧酸根离子强：

4OH-- 4e-=O2 +2H2O

、 等阴离子在水溶液中电解时不失电子。

注意：放电顺序这个考点不难，但要细心，极易出错。要能根据放电顺序判断阴、阳极产物，如果是惰性电极则直接考虑溶液中离子的放电顺序。如果阳极是较活泼金属，那一定要能想起：一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。

练习：一、用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题(注意得失电子的顺序)

1、CuCl2阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度 ，pH

电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。

2、 HCl:

阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度 ，pH

电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。

小结：经过总方程式发现以上两个电解池反应的电解对象都是 ，这一类电解反应称

为电解电解质型

3、NaCl阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度 ，pH

电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。

小结：经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是 ，这一类电解反应称为放H2生碱型。

4、CuSO4阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度

总方程式： 电解质浓度 ，pH

电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。

小结：经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是 ，这一类电解反应称为放O2生酸型。

5、 NaOH:

阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度 ，pH

6、 H2SO4:

阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度 ，pH

7、 Na2SO4:

阴极： 阳极

总方程式： 电解质浓度 ，pH

小结：经过总方程式发现以上三个电解池反应的电解对象都是 ，要把电解质溶液复原，加 。这一类电解反应称为电解水型。

4、电极方程式的书写

①标出电极名称阴极或阳极

②写出电极方程式：

阳极： ;反应类型： 反应。

阴极： ;反应类型： 反应。

阴、阳两极中得、失电子的总数要 ，每一极上都要满足 和 守恒，总方程式可根据阴、阳两极的物质变化写出。

二、用铜电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题(注意得失电子的顺序)

1、H2SO4:

阴极：

阳极

总方程式：

2、ZnSO4:

阴极：

阳极

总方程式：

3、 CuSO4阴极：

阳极

总方程式：

发散：

1、在电解水实验中，常加入一定量的NaOH溶液和H2SO4溶液，对电解水的现象和结果有无影响? 。为何加入一定量的NaOH溶液和H2SO4液? 。 能否改为加入HCl溶液? 。能否把阴极上的石墨改为Fe? 。能否把阳极上的石墨改为Fe? 。

2、能否设计一个装置，使反应：Cu+H2SO4=Cu SO4+H2 能够进行?

二、 电解原理的应用：

1、氯碱工业：电解 制 、 和 。

电极反应方程式：

阳极：

阴极：

总方程式

该电解池中阳极用 电极(金属、惰性)

2、电镀：

电镀时，通常把 作阴极，把 作阳极，

用含有 作电镀液。

3、 铜的精炼

电解时，通常把 作阴极，把 作阳极，

用含有 作电镀液。

粗铜中的多数杂质沉积在电解槽底部，形成

4、 电冶金

对于 、 、 、 这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。

工业上用电解 的方法制取金属钠，方程式

工业上用电解 的方法制取金属镁，方程式

工业上用电解 的方法制取金属铝，方程式

练习：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极附近观察到的现象是 。

② Y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

① X电极的材料是 ，电极反应式是 。

② Y电极的材料是 ，电极反应式是 。

(说明：杂质发生的电极反应不必写出)

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