化学1 2 1《电解的原理》教案鲁科版选修4.docx
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化学121《电解的原理》教案鲁科版选修4
第二节电能转化为化学能──电解
【课标三维定向】
１.知识与技能
⑴以电解熔融的氯化钠为例，理解电解的基本原理，能够正确判断电解池的阴极和阳极。
⑵了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的电解原理，能准确书写电极反应式和电解反应式；掌握惰性材料作电极时，离子的放电顺序。
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２.过程与方法
⑴通过理解电解的基本原理，体会电解原理
的应用及计算。
⑵通过电解熔融的氯化钠、观看氯碱工业的模型、精炼粗铜及电镀铜等，培养观察、分析、推理、归纳总结、迁移探究的能力。
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３.情感态度与价值观
激发自主探究的意识，培养“由表及里”的分析问题的辩证唯物主义观点的教育。
同时进行环境保护的教育，提高环保意识。
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【学习策略指导】
学习重点：
以电解熔融的氯化钠为例，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。
学习难点：
了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的原理，体会电解原理的应用。
<阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式。
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第一课时 电解原理
问题一、电解
【自主学习】
⒈电解熔融的氯化钠
离子在电场中的定向移动是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。
在电场作用下，熔融的氯化钠中的和分别移向与电源负极和正极相连的电极。
与电源负极相连的电极带有，Na＋在这个电极上得到电子，被还原成钠原子：
；而与电源正极相连的电极带有，Cl－在将电子转移给这个电极，自身被氧化成，最终生成：
。
将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解氯化钠制备金属钠的化学反应：
。
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⒉电解的定义
在的作用下，电
解质在两个电极上分别发生和的过程。
[合作探究]：
“电解”与“电离”是否是一回事？
电解与电离的比较
电离
电解
条件
过程
特点
联系
[要点强化指导]
⑴电解时所用的电流必须是直流电，而不是交流电。
⑵熔融态电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。
⑶电解的过程实质是一个氧化还原反应发生的过程，这一过程在通常情况下是不能进行的。
问题二、电解池
【自主学习】
⒈电解池的含义
将转化为的装置被称为电解池。
⒉电解过程中的能量变化
在电解过程中，电源向反应体系提供能，电能转化为能而“储存”在反应物中。
⒊电解池的构成
按照电化学规定，电解池中的两个电极是极、极，发生的电极叫做阳极<阳极与电源的相连）；发生的电极叫做阴极<阴极与电源的 极相连）。
故电解池由、以及
组成。
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问题三、电极反应及其反应式的书写
【自主学习】
⒈电极反应的含义
在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个上分别进行的。
每个电极上或是发生电子的变化，或是发生电子的变化，分别相当于的一半，这种反应常称为半反应。
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在电极上进行的半反应叫做电极反应，阳极上发生
反应，阴极上发生反应。
[合作探究1]：
电极与电子的移动方向有怎样的特点？
⑴阳极与电源的相连，阳极上发生反应，电子由电解质中的放电经电解池极、外电路到电源的极，即：
极
电源的极；LDAYtRyKfE
⑵阴极与电源的极相连，阴极上发生反应，电子由电源的极、外电路到电解池极被电解质中的阳离子得到，即：
电源的极
电解池的极。
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[要点强化指导]电极与溶液<或熔融电解质）中的离子移动
⑴电解池的极上有富积的大量的，故电解质中带电荷的离子向该极移动；
⑵电解池的极上缺失，故电解质中带电的离子向电解池的 极移动。
[规律指导与总结]：
电极反应式的书写形式与步骤
⑴电极反应式的书写形式有两种<以Cl－被氧化为例）：
①2Cl－－2e－＝Cl2↑； ②2Cl－→Cl2↑＋2e－。
⑵电极反应式的书写步骤：
①看电极：
主要看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化；若为惰性电极，溶液或融化状态的电解质中
的阴离子被氧化。
阴极一般不参与反应。
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②看离子：
搞清溶液或融化状态的电解质中有哪些阳离子、阴离子，首先排出放电顺
序，然后书写电极反应式。
③书写时一定不要忘了水的电离，水溶液中始终有H＋和OH－，放电顺序中H＋和OH－之后的离子一般不参与电极反应。
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④两个电极反应式所带的电荷必相等。
⑤书写时可依据总的反应式和某一电极反应式来写另一电极反应式。
用总的反应式减去某一电极反应式就等于另一电极反应式EmxvxOtOco
问题四、电解质溶液中各离子的放电顺序
【自主学习】
⒈离子的放电是指离子失去电子或离子得到电子的过程。
阴离子放电越容易，电子就越容易，性就越强；反之，阳离子放电越容易，电子就越容易，性就越强。
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⒉阳离子的放电顺序：
K+＜Ca2+＜Na+＜Mg2+＜Al3+＜H+⒊阴离子的放电顺序：
S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子【问题分析示例】
例题1：
工业制铝是采用电解熔融的氧化铝的方法。
试分析电解熔融的Al2O3的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。
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针对性练习：
1．工业制镁是采用电解熔融的氯化镁的方法。
试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。
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例题2：
：
以石墨为电极电解Cu⑴写出电极反应式； ⑵写出电解的总反应式和离子方程式。
针对性练习：
2．用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是<）
A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2M2ub6vSTnP
【课堂练习达标】
3．下列关于电解槽的叙述不正确的是<）
A．与电
源正极相连的是电解槽
的阴极
B．与电源负极相连的是电解槽的阴极
C．在电解槽的阳极上发生氧化反应
D．电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极
4．能用电解的原理说明问题的是<）
①电解是把电能转化成化学能；②电解是把化学能转化成电能；③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；④某些不能自发的氧化还原反应，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。
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A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤eUts8ZQVRd
5．电解下列物质的水溶液时，在阴极区无金属析出的是<）
A．AgNO3B．CuCl2C．NaOHD．CaCl2sQsAEJkW5T
6．用石墨作电极，下列离子浓度相同时，在电解过程中最容易发生的电极反应是<）
A．2Cl－→Cl2↑＋2e－B．4OH－→2H2O＋O2↑＋ 4e－GMsIasNXkA
C．S2－→S＋2e－D．2Br－→Br2＋2e－TIrRGchYzg
7．若电解熔融的氢氧化钠，其有关的电极反应式及总反应式怎样？
8．在蒸馏水中按物质的量之比为1∶1∶1∶1加入AgNO3、BaA．1∶8B．137∶71C．35.5∶108D．108∶35.5lzq7IGf02E
9．用碳棒作电极，在H+、Na+、Cu2+、Ag+、Cl－、NO3－、SO42－等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液：
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⑴当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质的名称是；
⑵当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质的名称是；
⑶当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质的名称是；
⑷电解过程中电解质和水都减少时，电
解质的名称是；
⑸通过电子的物质的量与阴极析出的金属、阳极析出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质的化学式是。
参考答案
例题1：
解读：
熔融氧化铝的中自由移动的Al3+和
O2－，其中O2－定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应：
6O2－－12e－＝3O2↑；Al3+定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应：
4Al3+＋12e－＝4Al。
总反应式为：
2Al2O3
4Al＋3O2↑。
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答案：
阳极6O2－－12e－＝3O2↑；阴极4Al3+＋12e－＝4Al。
总反应式为：
2Al2O3
4Al＋3O2↑。
例2：
解读：
CuCuCu2+、H+在阴极上的放电顺序是：
Cu2+＞H+；OH－、NO3－在阳极上放电顺序是：
OH－＞NO3－。
所以，电极反应式为：
阳极4OH－→2H2O＋O2↑＋ 4e－；1nowfTG4KI
阴极2Cu2+＋4e－→2Cu
将两个电极反应式相加，得到电解的总反应式为：
2Cu2Cu＋O2↑＋4HNO3。
或2Cu2＋＋2H2O
2Cu＋O2↑＋4H＋。
练习：
1．解读：
熔融的氯化镁中自由移动的Mg2+和Cl－，
其中Cl－定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应：
2Cl－－2e－＝Cl2↑；Mg2+定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应：
Mg2+＋2e－＝Mg。
总反应式为：
MgCl2
Mg＋Cl2↑。
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2．解读：
在CuSO4和NaCl的混合溶液中，存在的阳离子放电顺序是：
Cu2+＞Na＋＞H+；存在的阴离子放电顺序是：
Cl－＞OH－＞NO3－。
所以，开始的电极反应式为：
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阳极2Cl－→Cl2↑＋2e－；阴极Cu2+＋2e－→Cu
答案：
B
3．解读：
电解槽中的两个电极是阴、阳极，发生氧化反应的电极叫做阳极，与电源的正极相连；发生还原反应的电极叫做阴极，与电源的负极相连。
电解槽中的电子由阳极
电源的正极；由电源的负极
电解池的阴极。
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答案：
A
4．解读：
从能量的角度看，电解是把电能转化成化学能的过程故①对②错。
电解质溶液导电的过程，必须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。
某些不能自发的氧化还原反应，通过电源提供能量可以实现。
故④对。
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答案：
D
5．解读：
在各溶液中，阳离子的放电顺序是：
Ag+＞Cu2+＞H＋＞Na+＞Ca2+。
所以在各溶液中的阴极区产生的物质是：
Ag、Cu、H2、H2。
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答案CD
6．解读：
下列离子浓度相同时，阴离子的放电顺序是：
S2－＞Br－＞Cl－＞OH－。
答案：
C
7．解读：
熔融的氢氧化钠电离出Na＋和OH－。
OH－在电压的作用下定向向阳极移动，在阳极上发生氧化反应；而Na＋定向向阴极移动，在阴极上发生还原反应。
因此：
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⑴电极反应式：
阳极：
4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑；
阴极：
4Na＋＋4e－＝4Na。
⑵总反应式为：
4NaOH
4Na＋2H2O＋O2↑。
8．解读：
当在蒸馏水中按物质的量之比为1∶1∶1∶1加入AgNO3、BaAVktR43bpw
答案：
A
9．析：
⑴当阴极放出H
2，阳极放出O2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+后面的离子，如：
Na+；阴离子还原性排在OH－后面的含氧酸根离子，如：
NO3－、SO42－。
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⑵当阴极析出金属，阳极放出O2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+前面的离子，如：
Cu2+、Ag+；阴离子还原性排在OH－后面的含氧酸根离子，如：
NO3－、SO42－。
注意：
Ag2SO4是沉淀。
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⑶当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，说明离子放电顺序中，阳离子氧化性排在H+后面的离子，如：
Na+；阴离子是Cl－。
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⑷电解过程中电解质和水都减少时，说明可能是电解质中的阳离子注意：
Ag2SO4是沉淀。
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⑸通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量之比为4∶2时，说明此金属为＋2价金属，即为Cu2+，通过电子的物质的量与阳极析出的气体的物质的量之比为4∶1时，说明产生的气体的元素的原子为－2价，即为O2，则应来自于OH－，进一步说明溶液中含有NO3－、SO42－。
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答案：
⑴H2SO4、HNO3、Na2SO4、NaNO3；⑵CuSO4、CuWwghWvVhPE
申明：
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