电解池教案人教版.doc

文档介绍：该【电解池教案人教版 】是由【世界末末日】上传分享，文档一共【12】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【电解池教案人教版 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。电解原理
[重点难点]
理解电解的根本概念和原理。
了解铜的电解精炼、电镀铜。
会写电极反响式、电解方程式,把握围绕电解的计算。
[学问点讲解]
[根底学问导引]
电解
电解CuCl2
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化复原反响的过程叫做电解。如用惰性电极电解CuCl2溶液时,电极反响式:阳极2Cl——2e—=Cl2↑〔氧化反响〕
阴极Cu2++2e—=Cu〔复原反响〕
2
电解方程式为:CuCl
电解池
Cu+Cl2↑
把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
电解池与直流电源的连接
其中跟直流电源或原电池的负极相连的电极是电解池的阴极;跟直流电源或原电池的正极相连的电极是电解池的阳极。
铜的电解精炼和电镀铜
⑴铜的精炼
以粗铜做阳极,精铜做阴极,硫酸铜〔参加肯定量的硫酸〕做电解液,如图:
电解精炼铜原理
两极反响式如下:
阳极Cu—2e—=Cu2+
阴极Cu2++2e—=Cu
⑵电镀铜
电镀铜和精炼铜的原理是全都的,但阴、阳两极材料略有差异:
1、精炼铜时,粗铜板作阳极,纯铜片作阴极,用CuSO4溶液(参加肯定量的硫酸)作电解液。
2、电镀铜时,镀层金属(铜片)作阳极,待镀件(铁片)作阴极,用含有镀层金属离子的电解质(CuSO4)配成电镀液。
镀铜
[重点难点点拨]一、电解原理
电解质溶液的导电
我们知道,金属导电时,是金属内部的自由电子发生的定向移动,而电解质溶液的导电与金属导电不同。
通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动;通电后在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动,带正电荷的阳离子则向阴极移动,并在两极上发生氧化复原反响。我们把:
借助于电流引起氧化复原反响的装置,也就是把电能转化为化学能的装置叫电解池。电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极。
物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所打算的,对金属就是自由电子,而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。
电解
概念:
使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化复原反响的过程叫电解。
电子流淌的方向:
电子从外接直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,电解池溶液中的阳离子移向阴极,并在阴极获得电子而被复原,发生复原反响;与此同时,电解池溶液中的阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子〔也可能是阳极很活泼而本身失去电子〕而被氧化,发生氧化反响。这样,电子又从电解池的阳极流出,沿导线而流回外接直流电源的正极。
电极反响的类型:
阳极反响为氧化反响,阴极反响为复原反响,故而阴极处于被保护的状态,而阳极则有可能被腐蚀。
3、电极名称的进一步理解原电池:
依据电子流淌的方向可以把电极分成正、负极。流出电子的电极〔或发生氧化反响的电极〕为负极、流入电子的电极为〔或发生复原反响的电极〕正极;
电解池:依据离子的迁移方向可以把电极分成阳极、阴极。阳离子移向的电极〔或与直流电源负极相连的电极〕为阴极、阴离子移向的电极〔或与直流电源正极相连的电极〕为阳极。
⑴在原电池中,称正极、负极,其中负极流出电子
⑵在电解池中,称阳极、阴极,其中阴极流入电子
⑶电解池的阳极与原电池的正极相连,电解池的阴极与原电池的负极相连
4、电极反响式和电解方程式的书写
<1>化学变化的表示表示方法
为了表示化学变化的不同侧面,化学变化主要用化学方程式表示。具体分类如下:
⑴〔一般〕化学方程式
⑵氧化复原方程式〔标出电子转移方向、数目等〕
⑶离子方程式
⑷电离方程式
⑸水解方程式
⑹热化学方程式〔标明反响物、生成物的状态及对应的热效应〕
⑺电极反响式
⑻电解方程式
<2>电极反响式与电解方程式的书写
书写电极反响,首先要搞清楚电极材料,然后分析溶液中离子状况,再依据阴、阳极放电的规律,得出相应的结论。
电解过程总反响方程式叫电解方程式(指电解时总的化学方程式或离子方程式)。要正确书写电解方程式,首先要正确写出电极反响式,然后分析参与电极反响的离子来自何种物质,这样才能正确写出反响物、生成物,配平且在等号上方注明“电解”或“通电”。
书写的具体步骤:
⑴先查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类
4
如用C电极电解CuSO4溶液:溶液中有CuSO4=Cu2++SO2—;H2O
溶液中存在Cu2+、H+、OH—、SO42—共4种离子。
⑵由放电挨次确定放电产物和电极反响
C电极为惰性电极,不参与反响。
4 2
放电力量 Cu2+>H+ Cu2+放电生成CuOH—>SO2—,OH—放电生成O
电极反响:
阴极2Cu2++4e—=2Cu
阳极4OH—-4e—=2H2O+O2↑
4 2 4
溶液中余下的H+和SO2—结合成物质HSO。
⑶由电极反响产物,写出总反响式――电解方程式
H++OH-。
4
如上述反响中的反响物为CuSO4和H2O,产物是Cu、O2和H2SO,电解方程式为:2CuSO4+2H2O
发生条件
变化实质
实
例
电
①适用于电解质
离
②在溶液或熔化
电解质分别成自由移动的离
子〔在水溶液中形在水合离
CuSO4=Cu2++SO2-
4
①电离是盐类发生水
解反响和电解反响的
5、电离、水解和电解的比较
2Cu+O2↑+2H2SO4
状态中发生
①与水电离产生
水
解
的H+或OH-结合
成难电离物质等
②在水溶液中发
生
①只有电解质处
于熔融状态或溶
电
解
液中才能发生
②要通入直流电,
才发生电解
子〕
4
组成盐的酸根阴离子或金属阳离子〔包括NH+〕和水电离出的H+或OH—结合成弱电

CN-+H2O HCN+OH-
先决条件
②电解要通入直流电才能发生
③一般说,盐类的水
解反响是可逆的、微
解质
在直流电作用下,组成电解质
Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+
弱的;其他物质〔如CaC2、醇钠、卤代烃、酯、多糖、蛋白质等〕
的阴、阳离子〔或水中的H+、
OH—〕在电极上发生氧化复原2CuSO4+2H2O
反响
6、电离方程式、离子方程式和电极反响式、电解方程式的比较
的水解程度与物质自
2Cu+O2↑+2H2SO4 身有关。
表示内容 书写特点 实 例
4
NaHSO4=Na++H++SO2-
强电解质完全电离,用“=”表示,弱H2S+H2O H3O++HS-
表示电解质在熔融电解质不完全电离,用“ ”表
电离方程式状态或溶液中的离
解的式子
HS-+H2O H3O++S2-
3
示。多元酸、碱分步电离分步书写NaHCO3=Na++HCO-
〔中学阶段中多元弱碱的电离可一
3
步书写〕 HCO-
Al(OH)3
H++CO2-
3
Al3++3OH-
NH++OH- NH↑+HO
4 3 2
4
NH++OH-
NH3·H2O
表示弱电解质等在
反响物、生成物中易溶且易电离的Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+
写离子形式〔包括弱酸、弱碱、难
溶液中的反响。可
电离物质等〕;其他物质写分子式。Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+
离子方程式
以表示同一类的反
方程式两边原子个数和电荷均应守Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
恒,固态物质间反响不用离子方程2H++SO2-+Ba2++2OH-=BaSO↓+2HO
应 4 4 2
式表示〔浓溶液间的反响一般也不CH3CH2Cl+OH-
用〕 C6H5O-+CO2+H2O
CH3COOCH2CH3+OH-
CH3CH2OH+Cl-C6H5OH+HCO-
3
CH3COO-+CH2CH3OH
CaC2+2H2O
4Ag++2H2O
Ca2++2OH-+C2H2↑
4Ag+O2↑+4H+
电极反响式

表示原电池或电解池中的电极反响
① 用惰性电极电解CuSO4溶液阳极4OH-—4e-=2H2O+O2↑
阴极 Cu2++2e-=Cu
② 钢铁的吸氧腐蚀〔铁本身是活泼电极,参与反响〕要注明电极名称,得〔失〕电子数负极Fe—2e—=Fe2+
正极O2+2H2O+4e-=4OH-
③ 电解饱和食盐水〔用惰性电极〕阳极:2Cl--2e-=Cl2↑
阴极:2H++2e-=H2↑
电解方程式表示电解时物质变条件是“电解” 用惰性电极电解硫酸铜时:
化的化学方程式

↑
2CuSO+2HO 2HSO+2Cu+O
4 2 2 4 2
用惰性电极电解饱和食盐水时:
2 2 2
2NaCl+2HO 2NaOH+H↑+Cl↑
7、原电池、电解池和电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定 义将化学能转变成电能的装置
装置举例

将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属或非金属外表镀上一层其他金属合金的装置
① 活动性不同的两电极〔连接〕
① 两电极接直流电源
② 电解质溶液〔电极插入其中
形成条件 ② 两电极插入电解质溶液并与电极自发反响〕

① 镀层金属接电源正极,镀件接电源负极
③形成闭合回路
③ 形成闭合回路
②电镀液必需含有镀层金属的离子
电极名称
负极较活泼金属〔电子流出的极〕
正极较不活泼金属或能导电的非金属〔电子流入的极〕

阴极与电源泉负极相连的极阳极与电源正极相连的极

名称同电解池的命名,但有限制阳极必需是镀层金属
阴极镀件
负极氧化反响;金属或复原性气体失电子
电极反响正极复原反响;溶液中的阳离子得电子或者氧化性气体得电子
〔吸氧腐蚀〕

阳极 氧化反响;溶液中的阴离子失电
子,或电极金属失电子 阳极金属电极失电子
阴极 复原反响;溶液中的阳离子得电阴极电镀液中阳离子得电子子
外电路:

外电路:

同电解池
电子流向
能量转变化学能转变为电能装置特点无外接直流电源
电能转化为化学能有外接直流电源
电能转化为化学能
有外接直流电源,阳极为活泼金属且与电解液中阳离子为同一金属
相像之处均能发生氧化复原反响,且同一装置中两个电极在反响过程中转移电子总数相等。
举 例⑴铜锌原电池;⑵氢氧燃烧电池⑴***碱工业装置;⑵电解精炼铜 镀锌装置
8、电解时电极放电挨次的推断
离子在电极上得失电子的力量与离子的性质、溶液的浓度和温度、电流的大小、电极的材料及电极间的距离等都有关系。中学阶段我们一般只争辩电极材料的性质、离子的氧化性强弱和复原性强弱对它们得失电子力量的影响。
⑴阳极放电挨次
① 看电极,假设是活性电极〔指金属活动挨次表Ag及Ag以前的金属〕则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
②假设是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的阴离子的失电子力量,此时依据阴离子放电挨次加以推断。阴离子放电挨次:
S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—〔实际上在水溶液中的电解,OH—后面的离子是不行能放电的,由于水供给的OH—会放电〕
⑵阴极放电挨次
阴极本身被保护,直接依据阳离子放电挨次进展推断,阳离子放电挨次:
Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+〔类似,在水溶液中的电解,H+后面的离子一般是不放电的,由于水供给的H+会放电;离子的放电挨次往往还与溶液的酸碱性、温度、离子的浓度等有关〕
9、电解质溶液的电解规律〔惰性电极〕
被电解的物质

电解质实例

阴 极 阳 极 总方程式 溶液的pH 备注
强碱的含氧 电解
不 变
酸盐Na2SO4 质起
含氧酸 导电
H2O
H2SO
4 4H++4e—=2H2↑
4OH——4e—=O2↑+2H2O
降 低作用,
2HO 2H↑+O↑ 其量
强碱KOH
2 2 2

不变,
升 高水削减
弱碱的非含氧酸盐(***化物除

Cu2++2e—=Cu↓ 2Cl——2e—=Cl2↑ CuCl
具体看金属阳离子水解力量与生成的气体溶于
水后的反相当应。此处于电
Cu+Cl↑
电解质
外)CuCl
2 2 Cl
2
溶于水
解质
分解,
自身 2 的酸性强
于Cu2+水水不
解的酸性,参与
所以pH下反响降
非含氧酸
〔HF除外〕2H++2e—=H2↑ 2Br——2e—=Br2 2HBr Br+H↑ 升 高
HBr 2 2
电解质
强碱的非含氧酸盐NaCl
2H++2e—=H2↑ 2Cl——2e—=Cl2↑ 2NaCl+2H2O 升 高
2NaOH+H↑+Cl↑ 产生
自身和
水 弱碱的含氧酸盐CuSO4
2 2
碱或
酸
Cu2++42e—=2Cu↓ 4OH——4e—=O2↑+2H2O 2CuSO4+2H2O 降 低
2HSO+2Cu+O↑
2 4 2
10、电解质溶液电解时〔均为惰性电极〕,pH变化状况,电解液复原所需参加物质及电解类型〔与上面的9相互比照补充〕
分解水型:
4 2 4
含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐〔如NaOH、H2SO、KSO等〕的电解。阴极:4H++4e-=2H2↑
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O
总反响:2H2O 2H2↑+O2↑
H O
阴极产物:;阳极产物:。
2 2
电解质溶液复原参加物质:H2O。
pH变化状况:原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸〔含氧酸〕强碱的正盐溶液pH不变。
分解电解质型:
无氧酸〔除HF外〕、不活泼金属的无氧酸盐〔***化物除外〕的电解,如HCl、CuCl2等。阴极:Cu2++2e-=Cu
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑
总反响:CuCl2 Cu+Cl2↑
阴极产物:酸为H2,盐为金属;阳极产物:卤素等非金属单质。电解液复原参加物质为原溶质,如电解CuCl2溶液,需加CuCl2。
pH变化状况:如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7;如为盐溶液的电解则视无氧酸根的状况而定〔如:电解CuCl2溶液时,由于生成的Cl2溶于水产生的酸性强于Cu2+水解产生的酸性,所以pH下降;电解Na2S溶液时,由于生成NaOH使pH上升〕。
放氢生碱型:
活泼金属的无氧酸盐〔***化物除外〕溶液的电解,如NaCl、MgBr2等。阴极:2H++2e-=H2↑
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑
总反响:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2
阴极产物:碱和H2;阳极产物:卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl。电解液复原参加物质为卤化氢。电解饱和食盐水,要使电解质溶液复原需参加HCl。
pH变化状况:电解液pH显著变大
放氧生酸型:
不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如CuSO4、AgNO3等。阴极:2Cu2++4e-=Cu
阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O
总反响:2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4
4 2
阴极产物:析出不活泼金属单质;阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是Cu以及H2SO、O。
电解液复原参加物质为不活泼金属的氧化物〔金属价态与原盐中一样〕。如电解CuSO4溶液,复原需参加CuO。pH变化状况:溶液pH显著变小。
2
11、试验分析:电解CuCl溶液
电极材料
阴极可用惰性电极,甚至较活泼的金属,但阳极需使用惰性电极,否则会发生氧化反响而溶解。
惰性电极一般指金、铂、石墨电极,而银、铜等均是活性电极。
试验现象:通电后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上析出一层红色固体,阳极外表有气泡放出,可闻到刺激性气味。
2
淀粉碘化钾试纸的作用:检验阳极产物是否为Cl。使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持,作用时间不宜太久,否则变蓝后的试纸又会失去蓝色。
12、电解原理的应用
⑴***碱工业
2
如电解饱和食盐水可制得NaOH、Cl2、H,而电解稀NaCl溶液可制备NaClO。2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
⑵电镀 利用电解原理进展设计
镀 件
电镀与一般的电解本质一样,但在电极材料、电极反响〔是同种金属的得失电子,宏观上无物质生成〕、溶液浓度〔电解过程浓度一般会发生变化,但电镀则不变〕的变化等均有差异。
⑶精炼铜
⑷电解法冶炼金属
一些较活泼的金属常用电解的方法冶炼,如Na、Mg、Al等金属〔这是由于这些金属的阳离子的氧化性很弱,难以找到经济有用的复原剂,从这个意义上看,电源的负极是最强的复原剂〕。
例如:用石墨作电极电解熔融的氧化铝
①原料 由铝土矿提纯得到纯Al2O3
②设备
③原理 在熔化条件下 Al2O3=2Al3++3O2—
阴极 4Al3++12e—=4Al
阳极 6O2——12e—=3O2↑
总反响式留意:
①冰晶石作熔剂,降低Al2O3的熔点;②电解过程中,定期补充阳极碳块;③由铝矾土制备纯Al2O3。
二、铜的电解精炼
原理:电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连;用纯铜板作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液〔参加肯定量的硫酸〕作电解液。
CuSO4溶液中主要有Cu2+、SO 、H+、OH-,通电后H+和Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu2++2e-=Cu;OH-和SO 移向阳极,但阳极由于是活性电极故而阴离子并不放电,主要为阳极〔活泼及较活泼金属〕发生氧化反响而溶解,阳极反响:Cu-2e-=Cu2+。
电解过程中,比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解,此时阴极仍发生
Cu2++2e-=Cu,这会导致电解液中硫酸铜的浓度不发生变化;Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥形式沉积下来,可供提炼Au、Ag等贵金属。
结论:该过程实现了提纯铜的目的。三、电镀铜
原理:
电镀时,一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液;把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极,而用镀层金属为阳极,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,并在阴极上被复原成金属析出。
电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”。
工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后,达标排放,以防污染环境。
试验分析:电镀铜试验
待镀件需酸洗去除外表的锈。
电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮。
[典型例题剖析]
,通电电解。〔设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以无视〕,则电极上析出银的质量是〔 〕

[分析]依据离子放电挨次,先写出两极的电极反响式:阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O ①
阴极:4Ag++4e-=4Ag ②
其中OH-来自水,所以总的电解反响式:4Ag++2H2O 4Ag+O2↑+4H+
或4AgNO3+2H2O 4Ag+O2↑+4HNO3
由于有HNO3生成,所以pH要变小。生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6)×≈×10-3mol,×10-3mol×108g/mol=54mg
答案:B
,a、b为两张紧贴在滤纸上的铂片,并用导线和直流电源M、N两极相连接,通电后,在a四周观看到无色溶液变为蓝色。
〔1〕电源哪一个极是正极?哪极是负极?
〔2〕b四周可观看到什么现象?为什么?
2
[分析]此题装置实际上是电解KI溶液,由于a、b为铂电极是惰性电极,则在阳极上放电的应是I-,其电极反响为:2I--2e-=I;阴极是水电离出来的H+放电,其电极反响为:2H++2e-=H2↑,由于H+在阴极上不断放电,破坏了水的电离平衡,使阴极四周OH-浓度增大。从题给条件分析可知,a四周观看到蓝色,说明有I2生成,所以a为阳极、b为阴极,而与之相连中的电源M极为正极,N极为负极,b四周酚酞试液变红色。
答案:
〔1〕M是电源的正极,N为负极,
〔2〕b极四周可看到溶液红色,由于b极为阴极,其电极反响为2H++2e-=H2↑,由于H+不断放电破坏了水的电离平衡,c(OH-)
增大,使得b极四周碱性增大,酚酞变红。
,以下表达中错误的选项是〔 〕
++2e-=Zn
[分析]电镀的实质就是以非惰性电极为阳极的一种特别的电解。电镀时一般以镀层金属为电解池的阳极,待镀件为阴极,含镀层金属离子的电解溶液为电镀液。电镀过程中镀层金属发生氧化反响而成为离子溶入电解液,其离子则在待镀件上发生复原反响而析出,且电解质溶液浓度一般不变。故而此题只有A项不正确。
答案:A
·L-1的以下溶液,用铂电极电解,连接直流电源一段时间后,溶液的pH最小的是〔 〕


[分析]此题主要考察电解原理、离子放电挨次及电解后溶液pH变化等问题。理解电解原理并生疏把握阴、阳离子的放电挨次是解此题的关键,在电解时,假设H+或OH-在电极上放电往往会导致电极四周溶液H+或OH-浓度发生转变,从而引起电极四周pH变化。对于电解CuCl2溶液,尽管H+或OH-都没有在阴极或阳极上放电,但由于CuCl2是强酸弱碱盐,水解后溶液呈酸
性,因此假设CuCl2完全电解后,假设不考虑Cl2溶于水生成HCl和HClO,溶液呈中性,pH增大〔实际上由于生成HCl、HClO,
溶液呈微酸性〕。电解NaCl溶液H+在阴极上放电,阴极四周OH-浓度增大;阳极上Cl-放电,阳极区域H+、OH-浓度根本不变,因而电解后整个溶液pH会变大,电解AgNO3溶液,阴极Ag+放电;阳极是OH-放电,阳极区域H+浓度变大,溶液pH会显著变小〔相当于生成稀HNO3〕。电解KNO3实质是电解水,pH不变。
答案:C
(aq)中进展电解,通电一段时间后,(设电解时无H2放出,且不考虑水解和溶液体积的变化),此时溶液中氢离子的物质的量浓度约为〔 〕
×10-3mol·L-×10-3mol·L-×10-3mol·L-×10-7mol·L-1
[分析]由于最终溶液中的H+主要由电解CuSO4溶液产生,所以要计算c(H+),可依据电解的离子方程式2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+进展解题。,即n(Cu)=÷64g·mol-1=,然后依据离子方程式中各物质之间的化学计量数之比,求诞生成的c(H+)。
2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+
2mol 4mol
c(H+)×
c(H+)=
答案:B
=×10-3mol·L-1
,其试验方案的要点如下:
①用直流电电解***—5: