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電解 （第1課時(shí)） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解電解、電解池的概念?！? 2.理解電解池的工作原理?！? 3.能夠正確書寫電解池的電極反應(yīng)方程式。 【學(xué)習(xí)過(guò)程】 1.電解原理： (1)電解：電解是使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在兩個(gè)電極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。 ①電解時(shí)所用的電流必須是直流電，而不是交流電。 ②熔融態(tài)電解質(zhì)可被電解，電解質(zhì)溶液也可被電解。 ③電解的過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過(guò)程，這一過(guò)程在通常情況下是不能進(jìn)行的。 (2)電解池：電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 (3)電解池的電極名稱：陰極——與電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)；陽(yáng)極——與電源正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (4)電解池的構(gòu)成條件：具有與直流電源相連接的兩個(gè)電極(陰極、陽(yáng)極)，插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中，形成閉合回路。 2.電解規(guī)律： (1)陰極：與電極材料無(wú)關(guān)，無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋…… (2)陽(yáng)極：活性金屬電極，金屬電極失電子被溶解，生成對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子。惰性電極(Pt、Au、C)溶液中還原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化，其放電順序：金屬陽(yáng)極>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。 （3）電極反應(yīng)式的書寫步驟： ①看電極：主要看陽(yáng)極是何類型的電極，若為活性電極，電極本身被氧化；若為惰性電極，溶液或融化狀態(tài)的電解質(zhì)中的陰離子被氧化。陰極一般不參與反應(yīng)。 ②看離子：搞清溶液或融化狀態(tài)的電解質(zhì)中有哪些陽(yáng)離子、陰離子，首先排出放電順序，然后書寫電極反應(yīng)式。 ③書寫時(shí)一定不要忘了水的電離，水溶液中始終有H＋和OH－，放電順序中H＋和OH－之后的離子一般不參與電極反應(yīng)。 ④兩個(gè)電極反應(yīng)式所帶的電荷必相等。 ⑤書寫時(shí)可依據(jù)總的反應(yīng)式和某一電極反應(yīng)式來(lái)寫另一電極反應(yīng)式。用總的反應(yīng)式減去某一電極反應(yīng)式就等于另一電極反應(yīng)式。 （4）電解的幾種類型：電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液及活潑金屬的含氧酸鹽，實(shí)質(zhì)上是電解水，電解水型；電解不活潑金屬無(wú)氧酸鹽，實(shí)際上是電解電解質(zhì)本身，分解電解質(zhì)型；電解不活潑金屬的含氧酸鹽，放氧生酸型；電解活潑金屬（K/Ca/Na）的無(wú)氧酸鹽，放氫生堿型。 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1. 用惰性電極電解某溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩極只有H2和O2生成，則電解一段時(shí)間后，下列有關(guān)該溶液(與電解前同溫度)的說(shuō)法中正確的有(　　) ①該溶液的pH可能增大；②該溶液的pH可能減小；③該溶液的pH可能不變；④該溶液的濃度可能增大；⑤該溶液的濃度可能不變；⑥該溶液的濃度可能減小 A．①②③ B．①②③④ C．①②③④⑤ D．全部 2. 下圖中X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a電極質(zhì)量增加，b電極處有無(wú)色無(wú)味氣體放出。符合這一情況的是表中的(　　) 3. 如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈藍(lán)色。下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A．x是正極，y是負(fù)極 B．a(chǎn)極產(chǎn)生氫氣，b極生成I2 C．a(chǎn)極和Pt電極都有氣泡產(chǎn)生 D．U形管中溶液的堿性增強(qiáng) 4. 現(xiàn)用Pt電極電解1 L濃度均為0.1 mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電解開始時(shí)陰極有H2放出 B．電解開始時(shí)陽(yáng)極上發(fā)生：Cu2＋＋2e－===Cu C．當(dāng)電路中通過(guò)電子的量超過(guò)0.1 mol時(shí)，此時(shí)陰極放電的離子發(fā)生了變化 D．整個(gè)電解過(guò)程中，SO不參與電極反應(yīng) 5. 從SO、Cl－、H＋、Cu2＋中選出合適的離子組成電解質(zhì)，采用碳棒作電極對(duì)其水溶液進(jìn)行電解： (1)若使電解質(zhì)含量減少但水量不變，可采用的電解質(zhì)是________(寫化學(xué)式或反應(yīng)式，下同)。 (2)若使電解質(zhì)和水量都減小，可采用的電解質(zhì)是____，其陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為 _____，其總反應(yīng)方程式為___________________________________。 (3)若兩極分別放出H2和O2，可采用的電解質(zhì)是___________________________。 (4)若使兩極分別放出氣體，且體積比為1∶1，可采用的電解質(zhì)是________，其陰極電極反應(yīng)為__________________________。 答案與解析 題號(hào) 答案 解析 1 C 用惰性電極電解時(shí)兩極只有H2和O2，則實(shí)質(zhì)上電解的是水，電解質(zhì)不參與反應(yīng)。該電解質(zhì)有3種可能，如電解H2SO4溶液時(shí)，水被電解，H2SO4濃度變大，pH減??；電解NaOH溶液時(shí)，水被電解，NaOH濃度變大，pH增大；電解Na2SO4溶液時(shí)，水被電解，Na2SO4濃度變大，pH不變，但若NaOH溶液、Na2SO4溶液是飽和溶液則濃度不變，故①、②、③、④、⑤正確，⑥不可能 2 A 由a電極質(zhì)量增加，知溶液中陽(yáng)離子在a電極析出，則a為陰極，X為負(fù)極；因B中a電極不析出金屬，C中X為正極可否定，又由b電極有無(wú)色無(wú)味氣體放出，否定D 3 A 4 D 依據(jù)放電順序陰極先放電的是Cu2＋，故陰極開始析出的是Cu，陽(yáng)極先放電的是Cl－，故陽(yáng)極開始產(chǎn)生的是Cl2。故A、B錯(cuò)；由陰極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu2＋)＝0.1 mol，當(dāng)電路中通過(guò)電子的量達(dá)到0.2 mol時(shí)，此時(shí)Cu2＋消耗完畢，陰極放電離子變?yōu)镠＋，所以C錯(cuò)；陽(yáng)極先是Cl－放電，當(dāng)Cl－消耗完畢，此時(shí)H2O電離產(chǎn)生的OH－開始在陽(yáng)極放電，SO不參與電極反應(yīng) 5 (1)CuCl2、HCl　 (2)CuSO4　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　 2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑　 (3)H2SO4　 (4)HCl　2H＋＋2e－===H2↑ 首先明確，上述離子可組成的電解質(zhì)有：CuSO4、CuCl2、HCl、H2SO4四種。其次，在熟練掌握離子放電順序的基礎(chǔ)上要明確電解的類型：如CuCl2、HCl是電解電解質(zhì)型，電解方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑、2HClH2↑＋Cl2↑；H2SO4是電解水型，電解方程式：2H2O2H2↑＋O2↑；CuSO4放O2生酸型，電解方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，其陽(yáng)極電極反應(yīng)式為：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O （第2課時(shí)） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.掌握電解飽和食鹽水的原理。 2.了解電鍍、金屬精煉、電冶金等方面的應(yīng)用。 3.掌握電解的有關(guān)計(jì)算的方法。 【學(xué)習(xí)過(guò)程】 1. 氯堿工業(yè)的電解原理（電解食鹽水）： (1)通電前，氯化鈉溶液中含有的離子：Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電時(shí)，Na＋、H＋移向陰極，H＋放電，Cl－、OH－移向陽(yáng)極，Cl－放電。電極反應(yīng)式為： 陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應(yīng)) 陰極：2H＋＋2e－===H2↑(還原反應(yīng))，因H＋放電，導(dǎo)致水的電離平衡H2OH＋＋OH－向右移動(dòng)，致使生成NaOH。 (2)電解的總反應(yīng)式： 化學(xué)方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 離子方程式：2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ 2．電鍍： (1)電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電鍍的特點(diǎn)是陽(yáng)極本身參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。 (2電鍍池的構(gòu)成：一般都是用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液；把鍍層金屬浸入電鍍液中與直流電源的正極相連，作為陽(yáng)極；待鍍金屬制品與直流電源的負(fù)極相連，作陰極。 （3）電極反應(yīng)式：待鍍鐵件表面鍍上一層紅色的銅，銅片不斷溶解。硫酸銅溶液濃度的變化是不變。 陽(yáng)極：Cu－2e－===Cu2＋ 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu 3．電解精煉銅： (1)粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。其電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽(yáng)極，用純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。 (2)電極反應(yīng)式： 陽(yáng)極為Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋ 陰極為Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)電解精煉銅的原理是粗銅中比銅活潑的金屬Zn、Fe等失去電子，產(chǎn)生的陽(yáng)離子殘留在溶液中，不比銅活潑的金屬Ag、Au等以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解池的底部，形成陽(yáng)極泥，粗銅中的銅在純銅上析出。 4．電冶金： (1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來(lái)。如Mn＋＋ne－===M。 (2)電解法用于冶煉較活潑的金屬如：K、Na、Mg、Al等，但不能電解其鹽溶液，應(yīng)電解其熔融態(tài)。如：電解熔融的氯化鈉可制取金屬鈉： 陽(yáng)極反應(yīng)式：2Cl－－2e－===Cl2↑ 陰極反應(yīng)式：2Na＋＋2e－===2Na 總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 5.電解的有關(guān)計(jì)算：有關(guān)電解的計(jì)算通常是求電解后某產(chǎn)物的質(zhì)量、氣體的體積、某元素的化合價(jià)、元素的相對(duì)原子質(zhì)量、溶液的pH及物質(zhì)的量濃度等。不論哪種計(jì)算，均可概括為下列三種方法： (1)得失電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、通過(guò)陰陽(yáng)兩極的電量相同等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。 (2)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。 (3)關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。 電解池、精煉池、電鍍池的比較 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1. 某溶液中含有溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3∶1。用石墨作電極電解溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是(　　) A．陰極只析出H2 B．陽(yáng)極先析出Cl2，后析出O2 C．電解最后階段為電解水 D．溶液pH不斷增大，最后為7 2. 下列關(guān)于銅電極的敘述中，正確的是(　　) A．銅鋅原電池中銅是正極B．用電解法精煉粗銅時(shí)粗銅作陰極 C．在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陰極D．電解稀硫酸制H2、O2時(shí)銅作陽(yáng)極 3. 某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 4. 原電池與電解池在生活和生產(chǎn)中有著廣泛應(yīng)用。下列有關(guān)判斷中錯(cuò)誤的是(　　) A．裝置①研究的是電解CuCl2溶液，b電極上有紅色固體析出 B．裝置②研究的是金屬的吸氧腐蝕，F(xiàn)e上的反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋ C．裝置③研究的是電解飽和食鹽水，B電極發(fā)生的反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑ D．三個(gè)裝置中涉及的主要反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 5. 按照下圖接通線路，反應(yīng)一段時(shí)間后，回答下列問(wèn)題(假設(shè)所提供的電能可以保證電解反應(yīng)的順利進(jìn)行)： (1)U形管內(nèi)可觀察到________，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。 (2)在小燒杯a、b中分別產(chǎn)生什么現(xiàn)象？_____________________________。 (3)如果小燒杯中有0.508 g碘析出，那么燒杯c中負(fù)極的質(zhì)量減輕________g。 答案與解析 題號(hào) 答案 解析 1 D 2 A A敘述的是原電池，銅不如鋅活潑，銅應(yīng)為正極。B、C、D敘述的是電解池。電解池的陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，所以精煉粗銅時(shí)，粗銅應(yīng)作為陽(yáng)極，鍍銅時(shí)銅也應(yīng)作為陽(yáng)極以提供Cu2＋，而電解稀硫酸時(shí)，如把銅作為陽(yáng)極，銅就會(huì)首先放電，陽(yáng)極就不能產(chǎn)生氧氣。故選A 3 A 當(dāng)多個(gè)池串聯(lián)時(shí)，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A.電子移動(dòng)方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動(dòng)方向相反，A正確。B.原電池負(fù)極在工作中失電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤。C.原電池正極為得電子極，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，C錯(cuò)誤。D.電解池中陽(yáng)極為非惰性電極時(shí)，電極本身失電子，形成離子進(jìn)入溶液中，因?yàn)殡姌OⅡ?yàn)檎龢O，因此電極Ⅲ為電解池的陽(yáng)極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，D錯(cuò)誤 4 C 裝置②中右邊導(dǎo)氣管中液面上升，說(shuō)明左邊大試管中氧氣減少，B選項(xiàng)正確；由電源正負(fù)極可知B電極為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤 5 (1)兩極上均有氣泡產(chǎn)生，U形管右邊酚酞溶液變紅　2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑ (2)a燒杯中溶液變?yōu)樗{(lán)色，b燒杯中有無(wú)色氣泡產(chǎn)生 (3)0.13 圖中左圖是原電池，鋅為負(fù)極，鉑為正極，所以U形管的左邊電極為電解池的陽(yáng)極，右邊電極為陰極，電解KCl溶液：2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑，左邊產(chǎn)生氯氣，使淀粉KI溶液變藍(lán)，U形管右邊酚酞溶液變紅，0.508 g碘的物質(zhì)的量為0.002 mol，所以燒杯中減少的鋅的物質(zhì)的量為0.002 mol，質(zhì)量為0.13 g