高中化学 431 电解原理教案 新人教版选修4Word下载.docx

高中化学 431 电解原理教案 新人教版选修4Word下载.docx

《高中化学 431 电解原理教案 新人教版选修4Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 431 电解原理教案 新人教版选修4Word下载.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

先让学生自主总结本课时学习的主要知识，然后对照【课堂小结】明确掌握已学的内容、并课下完成【课后知能检测】。

课　标　解　读

重　点　难　点

1.了解电解、电解池的概念。

2.理解电解池的原理。

3.能够正确书写电解池的电极反应方程式。

1.通过实验探究加深对电解池工作原理的理解。

（重点）

2.比较离子在电解池中的放电顺序。

3.原电池与电解池比较。

（重难点）

电解CuCl2溶液

1.装置

CuCl2溶液的电解

2．实验现象和结论

实验现象

结论

电流表指针发生偏转

说明电解质溶液在导电，形成闭合回路

与负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层红色固体

析出金属铜

与正极相连的碳棒一侧有刺激性气味的气体产生，湿润的KI淀粉试纸变蓝

产生了氯气

3.实验原理分析

（1）通电前，Cu2＋、H＋、Cl－以及OH－在溶液中作自由运动通电时，在电场的作用下，这些自由运动的离子改作定向运动即Cl－、OH－等阴离子趋向阳极，Cu2＋、H＋等阳离子趋向阴极。

（2）两个电极上的反应和总反应：

阳极（与电源正极相连）：

2Cl－－2e－===Cl2↑。

阴极（与电源负极相连）：

Cu2＋＋2e－===Cu。

总反应：

CuCl2电解,Cu＋Cl2↑。

（3）结论：

电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。

1．溶液中含有Cu2＋、H＋为什么是Cu2＋去阴极得电子，而不是H＋呢？

【提示】　阴极上的物质，发生还原反应，本身是氧化剂应具有氧化性，而氧化性Cu2＋>

H＋，故Cu2＋先得电子。

电解原理

1.电解

使电流通过电解质溶液在两个电极上引起氧化还原反应的过程。

2．电解池

（1）定义：

将电能转化为化学能的装置。

（2）

构成有外加电源电解质溶液或熔融电解质两个

电极阴极：

与电源负极相连，发生还原反应阳极：

与电源正极相连，发生氧化反应形成闭合回路

2．

（1）电解CuCl2溶液产生Cl2的两电极能用铁吗？

（2）电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？

【提示】　

（1）阴极可以用，但阳极不能用，否则阳极发生反应为Fe－2e－===Fe2＋，而不放出Cl2。

（2）一定。

电解池电极及电极产物判断

【问题导思】　

①电解池中，阴、阳两极的材料与电解产物有关系吗？

【提示】　阳极产物与材料有关，阴极无关。

②电解CuSO4与NaCl的混合液，首先在阴、阳两极产生什么物质（用惰性电极）?

【提示】　阳极―→Cl2　阴极——Cu。

1．电解池的电极和电极反应

2．电解时电极产物的判断

（1）阳极产物的判断

①活性金属电极

金属电极失电子，被溶解，生成对应金属阳离子。

②惰性电极（Pt、Au、C）

阴离子失电子，生成对应非金属单质。

阴离子放电顺序：

S2－>

I－>

Br－>

Cl－>

OH－>

含氧酸根>

F－。

（2）阴极产物的判断

与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：

Ag＋>

Hg2＋>

Fe3＋>

Cu2＋>

H＋>

Pb2＋>

Sn2＋>

Fe2＋>

Zn2＋>

Al3＋>

Mg2＋>

Na＋>

Ca2＋>

K＋。

根据两极产物也可判断电极，一般情况下

（1）析出金属（质量增重）或有气体（H2）放出——阴极。

（2）有非金属单质生成，是气态的有Cl2、O2或电极本身减轻——阳极。

　现用Pt电极电解1L浓度均为0.1mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，装置如图，下列说法正确的是

（　　）

A．电解开始时阴极有H2放出

B．电解开始时阳极上发生：

Cu2＋＋2e－===Cu

C．当电路中通过电子的量超过0.1mol时，此时阴极放电的离子发生了变化

D．整个电解过程中，SO

不参与电极反应

【解析】　依据放电顺序阴极先放电的是Cu2＋，故阴极开始析出的是Cu，阳极先放电的是Cl－，故阳极开始产生的是Cl2。

故A、B错；

由阴极反应Cu2＋＋2e－===Cu，n（Cu2＋）＝0.1mol，当电路中通过电子的量达到0.2mol时，此时Cu2＋消耗完毕，阴极放电离子变为H＋，所以C错；

阳极先是Cl－放电，当Cl－消耗完毕，此时H2O电离产生的OH－开始在阳极放电，SO

不参与电极反应。

【答案】　D

判断电解池中的产物步骤

1．对于电解池，首先要考虑阳极材料，若为惰性电极，溶液中的阴离子被氧化；

若为金属电极，则被氧化的是电极本身。

过于活泼的金属不能作电极材料（K、Na）。

2．若溶液中的阴、阳离子有多种，则根据离子放电顺序判定什么离子先放电，什么离子后放电，并写出电极方程式。

3．注意根据电子流向和电流流向判断电极是相反的。

1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（　　）

A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

【解析】　电解食盐水时发生的反应为：

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑

阴极：

2H＋＋2e－===H2↑

2NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

对照分析选项，A错误；

阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：

Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕色，B正确；

阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后变红色，C错误；

电解后生成NaOH，溶液呈碱性，D错误。

【答案】　B

用惰性电极电解电解质溶液的规律

①电解H2SO4溶液与盐酸溶液（惰性电极）的产物相同吗？

溶液pH有何变化？

【提示】　阴极产物相同（H2），阳极产物不同[H2SO4→O2，HCl→Cl2]，pH都增大。

②用惰性电极电解食盐水一段时间后，若要使溶液复原，应加入什么物质？

【提示】　加入HCl。

类型

电解质

特点

实例

电极反应式

阴极

阳极

电解方程式

电解

对象

质溶

液浓

度的

变化

液复

原的

方法

水型

含氧酸

H2SO4

可溶性

强碱

NaOH

活泼金

属含氧

酸盐

KNO3

4H＋＋4e－===2H2↑

4OH－

－4e－

===

2H2O

＋O2↑

2H2↑＋O2↑

水

增大

加水

质型

无氧酸

HCl

2H＋＋

2e－===

H2↑

2Cl－－2e－

Cl2↑

2HCl

H2↑＋Cl2↑

不活泼

金属无

氧酸盐

CuCl2

Cu2＋＋

Cu

Cu＋Cl2↑

减小

加入

氯化

氢

铜

放H2

生碱型

属无氧

NaCl

===Cl2↑

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

和水

生成

新电

解质

放O2

生酸型

金属含

CuSO4

2Cu2＋＋

4e－===

2Cu

===2H2O

2CuSO4＋2H2O

2Cu＋2H2SO4＋O2↑

质和

CuO

　用惰性电极进行电解，下列说法正确的是

A．电解稀硫酸，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

【解析】　电解稀硫酸实质上是电解水，c（H＋）增大，溶液pH减小，A项错误；

电解稀氢氧化钠溶液，实质上也是电解水，c（OH－）增大，溶液pH增大，B项错误；

电解硫酸钠溶液，在阴析上生成H2，阳极上生成O2，其物质的量之比为2∶1，C项错误。

D项正确。

电解产物判断

1．用惰性电极电解电解质水溶液时，首先要全面分析电解质溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式。

2．根据两极的电极反应式写出反应的总离子方程式时，要注意：

若参与电极反应的H＋（或OH－）是由水电离出来的，应用水的分子式表示。

3．若阴极为H＋放电，则阴极区c（OH－）增大；

若阳极区OH－放电，则阳极区c（H＋）增大；

若阴、阳极同时有H＋、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大（饱和溶液例外）。

2．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法正确的是（　　）

A．电解过程中阴极质量不断增加

B．电解过程中溶液的pH不断升高

C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体不能使溶液恢复至电解前的状况

D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1

【解析】　用惰性电极电解AgNO3溶液，总的电解反应式为：

4AgNO3＋2H2O电解,4Ag＋O2↑＋4HNO3，则阴极上析出银，阳极上放出氧气，A项正确，D项错误；

由于生成HNO3，溶液的pH应不断降低，B项错误；

要使溶液恢复到电解前的状况要看加入的物质在溶液中的反应：

2Ag2O＋4HNO3===4AgNO3＋2H2O，得到的物质恰好是反应掉的物质，可使溶液恢复至电解前的状况，C项错误；

故选A。

【答案】　A

【教师备课资源】

　pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极，通直流电一段时间后，溶液的pH>

a，则该电解质可能是（　　）

A．NaOH　　B．H2SO4　　

C．AgNO3　　D．Na2SO4

【解析】　由阴、阳离子的放电顺序可知，电解NaOH、H2SO4、Na2SO4溶液的实质都是电解水，电解质溶液的浓度都增大，故NaOH溶液的pH增大，H2SO4溶液的pH减小，Na2SO4溶液的pH不变；

AgNO3的电解方程式为：

4AgNO3＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4HNO3，故溶液的pH减小。

1．下列关于电解池的叙述中正确的是（　　）

A．电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的

B．金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极

C．在电解质溶液中，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动

D．相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等

【解析】　在电解池中，外电路上是靠电子的定向移动形成电流，而电解质溶液中是靠阴、阳离子的定向移动而形成电流，因此A项错误；

在电解池中，电子由电源的负极流向电解池的阴极，由电解池的阳极流向电源的正极，因此B项错误；

在电解质溶液中，阴离子向着阳极移动，阳离子向着阴极移动，因此C项错误。

2．下列说法错误的是（　　）

A．电解质的导电过程是化学变化，而金属的导电是物理变化

B．电解质溶液导电的过程，就是电解质被电解的过程

C．电解质在任何条件下均可以导电

D．电解质溶液导电过程中一定有新物质生成

【解析】　电解质导电的过程就是被电解的过程，在电解过程中发生氧化还原反应，一定有新物质生成，所以是化学变化；

而金属导电是靠自由电子的定向移动，无新物质生成，是物理变化，故A、B、D项正确。

电解质要导电只有在电离的条件下，存在自由移动的离子时才能导电，所以C项错误。

【答案】　C

3．某学生欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是（　　）

【解析】　反应不能自发进行，应设计成电解池，金属银失电子作阳极与电源的正极相连。

4.根据如图所示装置回答：

（1）当X为Pt，Y为Fe，Z为AgNO3时，阳极反应式为___________，

阴极反应式为__________，

电解反应式为_______________________。

（2）X为Cu，Y为Fe，Z为CuSO4时，阳极反应式为

______________________，

阴极反应式为__________________________。

【解析】　电解池中与电源正极相连的是阳极（X）与电源负极相连的是负极（Y）。

【答案】　

（1）4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　

4Ag＋＋4e－===4Ag　

2H2O＋4AgNO3

4Ag＋O2↑＋4HNO3

（2）Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋2e－===Cu

1．下列说法不正确的是（　　）

A．不能自发进行的氧化还原反应，一般可以通过电解实现

B．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化

C．电解池和原电池中均发生氧化还原反应

D．电解、电离、原电池均需要通电

【解析】　电离不需要通电，而是在溶于水或熔化状态下发生的。

2．如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流表中有电流通过，则下列说法正确的是（　　）

A．锌片是负极

B．两个铜片上都发生氧化反应

C．石墨是阴极

D．两个番茄都形成原电池

【解析】　由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极。

右侧番茄形成电解池，Cu作阴极。

故只有A选项正确。

3．能用电解原理说明的问题是（　　）

①电解是把电能转变成化学能　②电解是把化学能转变成电能　③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化　④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现　⑤任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生

A．①②③④　　　　　　B．②③⑤

C．③④D．①③④⑤

【解析】　本题主要考查了电解原理。

从能量转化的角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故①对、②错；

电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故③、⑤对；

某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解供给电能可以实现，故④对。

所以①③④⑤选项都符合题意。

故正确答案为D。

4．将一直流电源的正、负极（电极材料为Pt），用玻璃片分别压在一张用食盐水、碘化钾、淀粉溶液和石蕊试液浸透的滤纸上，经过一段时间后，两极附近滤纸的颜色分别是（　　）

A

B

C

D

蓝

白

红

【解析】　阳极上I－放电生成I2，使淀粉变蓝，阴极上H＋放电后，使溶液中的c（H＋）<

c（OH－），呈碱性，使石蕊显蓝色，故D项正确。

5．同温、同压下，用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是（　　）

A．饱和食盐水B．CuCl2溶液

C．CuSO4溶液D．NaOH溶液

【解析】　电解饱和食盐水，两极分别产生氢气和氯气，假设转移2mol电子，生成氢气和氯气各1mol，共2mol；

而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气，转移2mol电子，生成氯气1mol；

电解CuSO4溶液，产生的气体只有氧气，转移2mol电子，生成氧气0.5mol；

电解NaOH溶液，两极分别产生氢气和氧气，转移2mol电子，生成氢气1mol、氧气0.5mol，共1.5mol。

6.

如图所示为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。

下列实现现象中正确的是（　　）

A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的

B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体

C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

【解析】　以石墨为电极电解Na2SO4溶液时，阳极（b极）：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极（a极）：

4H＋＋4e－===2H2↑，则a极附近溶液显碱性，b极附近溶液显酸性，滴加石蕊试液后，a极附近呈蓝色，b极附近呈红色。

7．用石墨作电极电解1mol·

L－1CuSO4溶液，当c（Cu2＋）为0.5mol·

L－1时，停止电解，向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状况（　　）

A．CuSO4　　　　　　　B．CuO

C．Cu（OH）2D．CuSO4·

5H2O

【解析】　电解过程中的反应为：

2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；

2Cu2＋＋4e－===2Cu。

总反应为：

2H2SO4＋2Cu＋O2↑。

从溶液中析出的物质是Cu和O2，每放出1molO2，即析出2molCu，Cu与O的物质的量之比为1∶1，所以，加入CuO可使溶液恢复原状。

8．用Pt电极电解含有0.1molCu2＋和0.1molX3＋的溶液，阴极析出固体物质的质量m（g）与电路中通过电子的物质的量n（mol）的关系如图所示。

则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是（　　）

A．Cu2＋>

X3＋>

H＋B．H＋>

Cu2＋

C．X3＋>

Cu2＋D．Cu2＋>

X3＋

【解析】　有些同学没有认真分析，就将X3＋与Fe3＋联系起来，选择答案C。

这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致定势思维而造成的结果。

本题的解题信息在图像中，一通电就有固体析出，且通过0.2mol电子后，就再没有固体析出了，说明是Cu2＋放电的结果，X3＋不放电。

9．如图所示中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是（　　）

a极板

b极板

X电极

Z溶液

锌

石墨

负极

银

铁

正极

AgNO3

【解析】　根据题意，a为锌时，X为负极，则a为阴极，a极上有铜析出，质量增加，Y为正极，则b为阳极，b极处有O2放出，A选项符合题意；

B组中，两电极均为石墨时，实质为电解水，两极上都放出气体，电极质量不变，不符合题意；

C组中，当b极为Fe时，X为正极，b极Ag＋得电子，铁极质量增加，a极银失电子，质量减轻，不符合题意；

D组中，a极为铜时，X为负极，a上析出铜，铜极质量增加，但b极上放出有刺激性气味的Cl2，不符合题意，因此只有A正确。

10．将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解，且电解时间足够长。

有以下结论：

①溶液中几乎没有Br－；

②电解质溶液为无色；

③最终溶液显碱性；

④K＋、Na＋和SO

的浓度几乎没有变化。

正确的是（设Cl2、Br2全部从溶液中逸出）（　　）

A．①②③　B．仅③　　C．①④　　D．均正确

【解析】　此题电解的是混合溶液，目的是考查学生对阴、阳离子放电顺序掌握的熟练性。

溶液中存在的阴离子有：

Cl－、Br－、SO

、OH－，阳离子有：

K＋、Cu2＋、Na＋、H＋。

因用Pt电极电解足够长的时间，阴离子首先放电的是Br－，其次是Cl－，最后是OH－，SO

在溶液中不放电，阳离子先放电的是Cu2＋，其次是H＋。

所以先电解CuBr2，阳极逸出Br2，阴极析出Cu，当CuBr2电解完毕后，相当于继续电解HCl（H＋来自于水中），当Cl－被消耗尽后，则继续电解水。

由于Cu2＋转化为单质铜，电解质溶液变为无色；

Cl－放电时，水电离出的H＋放电，使溶液中的c（OH－）增大；

由于电解足够长时间，水被消耗，c（K＋）、c（Na＋）和c（SO

）会增大。

11．从NO

、SO

、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。

（1）两极分别放出H2和O2，电解质的化学式可能为__