《电解池的工作原理及应用》导学案

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《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：

A B C D (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】 - 2 -

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】 P19 1． 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】P20 1．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 。 - 3 -

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1:2 D．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1:1 2．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、H2SO4 B、KOH C、AgNO3 D、NaCl 3.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；- 4 -

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-1 B、0.8mol·L-1 C、1 mol·L-1 D、1.5 mol·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+ ~ n H+ ~ n H2O ~ n/4 O2 （2）当只有Bm-放电时，关系式：Bm- ~ m OH- ~ m H2O ~ m/2 H2

【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500ml CuSO4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．4×10－3 mol·L-1 B．2×10－3 mol·L-1 C．1×10－3 mol·L-1 D．1×10－7 mol·L-1 4．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Cl2 D．石墨棒上放出O2 5．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

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