第三节电解池.doc

第四章 第三节 电解池（第一课时）
启东中学 胡海英
学习目标
1．知识与技能：
（1）理解电解的原理，掌握电解池的构成条件及电极反应的书写。
（2）通过实验探究出离子的放电顺序以及不同的电极材料，阴、阳极上产物的判断。
2．过程与方法：
通过实验操作及对实验现象的观察、分析和推理，让学生体验科学探究的过程，形成一定的实验能力，观察能力、和思维能力。
3．情感态度与价值观：
通过实验探究，培养学生良好的科学态度和科学方法，渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的辩证唯物主义观点。
先学后教
1．电解质是指在__________ ___能够导电的_______________。
2．电离是指电解质_____________或__________状态下离解成____________过程。
3．电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下，形成_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前题。
４．电解原理
⑴电解的定义________________________________________________________。
注意：电源——直流电，电解质状态——水溶液或熔融状态。
⑵电解池（槽）
将____能转变成____能的装置。
⑶电极
阳极：跟直流电源_____极相连的电极，发生________反应。
阴极：跟直流电源_____极相连的电极，发生________反应。
⑷电子流动方向（外电路）
电源 极→电解池 极 ……… 电解池 极→电源 极
注意：电子流动方向和电流方向相 。
⑸电解原理
电解质在溶于水或熔融状态下电离出自由移动的离子，通电后，离子定向移动，阳离子移向____极，在____极_____电子发生______反应，阴离子移向____极，在____极_____电子发生______反应。
以学定教
1．实验：CuCl2溶液的电解
实 验 步 骤
现 象
⑴插入二根碳棒，浸一会儿取出

⑵用导线连接二根碳棒，再浸入一会儿

⑶接上直流电源，并用湿润的KI淀粉试纸放在阳极碳棒附近一段时间

结论：CuCl2溶液通直流电以后发生了________变化。
思考与分析：
①通电前，氯化铜溶液中存在哪些微粒？运动情况如何？

②通电后，离子的运动情况发生什么改变？

③两极上发生了什么变化？
阳极：________________________________ （______反应）
阴极：________________________________ （______反应）
总反应的化学方程式______________________________________________。
④通电过程中外电路上的电流和电子流方向怎样？

2.电解池的形成条件
⑴
⑵
⑶
⑷
3.离子放电和电解产物
离子电极上得失电子而发生氧化还原反应的过程叫做离子的放电。电解产物是阴阳离子在两极放电而得到的，所以电解产物和离子在溶液中或熔融状态下得失电子能力的大小有关。
i．阴极：阳离子得电子而放电(阳离子的 性越强，就越容易在阴极得电子而放电)。
K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+
从左到右，阳离子的得电子能力（ 性）逐渐
注意：①以上顺序是在离子浓度相等的前提下得到的。
②K+～Al3+在水溶液中不放电。
ii．阳极：阴离子失电子而放电（阴离子的 性越强，就越容易在阳极失电子而放电）。
A、惰性电极： S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根离子 F-
从左到右，阴离子的失电子能力（ 性）逐渐
B、非惰性电极：阳极金属首先失去电子变成离子而被溶解。
注意：①惰性电极通常指石墨电极和铂电极。
②在水溶液中含氧酸根离子和氟离子不放电。
③4OH- — 4e- = 2H2O + O2↑
练习
⑴用惰性电极分别电解下列溶液，分别写出电极反应式和总反应式，并判断溶液的酸碱性变化及电解后溶液复原所需加入的物质。
①H2SO4　（ NaOH、 Na2SO4）
阴极：
阳极：
总反应式：
酸碱性 ，复原加
②NaCl
阴极：
阳极：
总反应式：
酸碱性 ，复原加
③ CuSO4
阴极：
阳极：
总反应式：
酸碱性 ，复原加
归纳：用惰性电极电解电解质溶液的电解规律有四类：　　　　　　　　、　　　　　　、
　　　　　　　　、　　　　　　　　。
4.比较以下两组概念
①金属导电和电解质溶液导电。
注：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。
② 原电池与电解池

原 电 池
电 解 池
电极名称

电极材料

电子流向

电极反应

能量转变

【当堂反馈】
1.下列说法错误的是（　　　　）。
A．由电能转化为化学能的装置叫电解池 
B．在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极
C．在电解池中通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极
D．电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应
２．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属还原反应的是（　　　　）。
A．原电池正极和电解池阳极所发生的反应
B．原电池正极和电解池阴极所发生的反应      
C．原电池负极和电解池阳极所发生的反应       
D．原电池负极和电解池阴极所发生的反应
３.将分别盛有熔融的KCl、MgCl2、Al2O3的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出K、Mg、Al的物质的量之比为（　　　　）。
A.6:3:2　　　　B.6:3:1　　　　C.3:2:1　　　　D.1:2:3
４. 用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液，若保持温度不变，则一段时间后（　　　　）。
A．溶液的pH变大　　　　　　　B.c(Na+)与c (CO32-)的比值变大
C．溶液浓度变大，有晶体析出   D.溶液浓度不变，有晶体析出
５．下图中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（　　　　）。

自学指导
下节课知识“电解原理的应用”的学习指导
１． 利用已学的电解原理知识，分析氯碱工业、电镀、电解精炼铜和电冶金工业中的主要原理。如何设计电解装置。
２． 分析“电解饱和食盐水”的实验，可从以下几点思考：
（１） 通电前，饱和食盐水中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？
（２） 在电解装置中，能否选用铜作阴阳极的电极材料，为什么？
（３） 通电后，离子的运动发生了什么变化？
（４） 溶液中的Ｎa+是否可能被还原为金属钠，为什么？
（５） 电极后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？如何证明？

第四章 第三节 电解池（第一课时）答案
先学后教
1．溶于水或熔融状态 化合物
2．溶于水或熔融状态 离子
3．无规则的 定向 电解
４．⑴电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。
⑵电 化学
⑶正 氧化 负 还原
⑷负 阴 阳 正 反
⑸阴 阴 得 还原 阳 阳 失 氧化
以学定教
1．无明显现象 无明显现象 碳棒表面有气泡产生，试纸变蓝 化学
①Cu2+ Cl- H2O H+ OH- 自由运动
②阳离子（Cu2+,H+）向阴极移动被还原；
阴离子（Cl-,OH-）向阳极移动被氧化
③阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)
阴极：Cu2++2e-=Cu (还原)
总反应：CuCl2 Cu + Cl2↑
④电子由电源负极→电解池阴极 … 电解池阳极→电源正极
电子流动方向和电流方向相反
2. ⑴ 直流电源 ⑵ 两个电极 ⑶ 电解质溶液或熔融电解质 ⑷ 形成闭合回路
3.氧化 增强 还原 减弱
练习
⑴①H2SO4　（ NaOH、 Na2SO4）
阴极：2H+ + 2 e- = H2↑
阳极：4OH- — 4e- = 2H2O + O2↑
总反应式：2H2O 2H2↑+ O2↑
酸碱性 酸性增强（碱性增强、仍为中性），复原加 H2O
②NaCl
阴极：2H+ + 2 e- = H2↑
阳极：2Cl- -2e-=Cl2
总反应式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
酸碱性 由中性溶液变成碱性 ，复原通氯化氢气体
③ CuSO4 阴极：Cu2++2e-=Cu
阳极：4OH- — 4e- = 2H2O + O2↑
总反应：2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 2H2SO4 + O2↑
归纳：电解电解质型、放氢生碱型、放氧生酸型、电解水型
4．②原电池与电解池

原 电 池
电 解 池
电极名称
正负极
阴阳极
电极材料
负极：活泼金属
正极：不活泼金属或可导电的非金属(如C)
惰性材料或活性材料

电子流向
由负极经导线到正极
由电源负极→电解池阴极 … 电解池阳极→电源正极
电极反应

负极：氧化反应
正极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
能量转变
化学能转化为电能
电能转化为化学能

【当堂反馈】
１、Ｃ　　２、Ｂ　　３、Ａ　　４、Ｄ　　５、Ａ

第四章 第三节 电解池（第二课时）
启东中学 胡海英
学习目标
知识与技能：
利用电解原理，知道氯碱工业、电镀、电解精炼铜和电冶金工业中的主要原理。
过程与方法：
通过探究活动，培养学生的实验操作能力、团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力。
情感、态度与价值观
通过学习本课，更加深刻认识到电解原理在工业中的重要作用，更拉近了化学与生活之间的距离。
先学后教
1．电解饱和食盐水以制取氯气和烧碱
⑴实验：电解食盐水
思考：①通电前，饱和食盐水中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？
②通电后，离子的运动发生了什么变化？
③溶液中的Ｎa+是否可能被还原为金属钠，为什么？
④电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？如何证明？
现象：阳极____________________，使湿润的KI淀粉试纸变_____色。
阴极____________________，收集起来点燃产生______色火焰，在阴极区滴入酚酞溶液，溶液呈_____色。
结论：电解食盐水，生成__________________________三种物质。（氯碱工业）
⑵原理（与电解氯化铜溶液相似）
电极反应式：阳极_______________________________（_______反应）
阴极_______________________________（_______反应）
总反应式：
思考⑤在电解装置中，能否选用铜作阴阳极的电极材料，为什么？
２．电镀
⑴定义__________________________________________________________。
⑵目的__________________________________________________________。
⑶电镀装置（电解池）的构成
___________作阴极，___________作阳极，_______________________作电解液。

３．铜的精炼
（1）根据电解原理怎样精炼铜？画出精炼铜的装置图并注明阴阳极和电解质溶液？（提示：铜中常含有锌铁银金等金属）

（2）写出电极反应

（3）思考：在精炼铜的过程中，阴阳极的质量变化是否相等？电解液的浓度变化与否？它们应怎样变化？

以学定教
一、电解原理的应用
1．电解饱和食盐水以制取氯气和烧碱
①设备
思考：隔膜的作用是什么？

②流程：溶盐、精制、电解、提纯。
思考：如何精制食盐水？（提示：除去其中的Mg2+、Ca2+和SO42-等，从所需试剂和加入试剂顺序两个方面考虑）

练习：写出电解熔融食盐的电极反应式和化学方程式，并与电解食盐水进行比较。

２．电镀
（１）实验：铁制品镀锌。
电极反应式：阳极________________________________________
阴极________________________________________
结果：阳极材料（锌）不断_____________，阴极上镀层金属（锌）不断______________，电解质溶液（ZnSO4溶液）的浓度____________________。
（２）电镀装置（电解池）的构成
___________作阴极，___________作阳极，_______________________作电解液。
注意：①电镀属于电解。
②也可对塑料进行电镀。
（３）特点：电镀液的浓度维持不变。（电镀时，由于两极得失电子　　　　，所以理论上电解液的浓度保持_________。）
（４）思考：为什么很多器件是镀铜的，镀层被破坏，结果会怎样？

３．铝的冶炼
⑴原料：纯净氧化铝、冰晶石。
思考：冰晶石的作用是什么？
⑵总反应式：________________________________________。
⑶金属冶炼
① 本质：
② 制金属单质的方法

【当堂反馈】
1.下列关于铜电极的叙述正确的是
（A）铜锌原电池中铜是负极　　　　　 （B）用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
（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
2、在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是
（A）锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子
（B）铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
（C）铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子
（D）锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子
3、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
4、下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是（　　　）。

5、用含锌、银杂质的粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解某硫酸铜溶液，下列有关Cu2+离子的叙述正确的是
（A）[Cu2+]增大  （B）[Cu2+]不变  （C）[Cu2+]减小  （D）无法确定
６、从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-五种离子中恰当地组成电解质，按下列要求进行电解：
⑴以碳棒为电极，使电解质质量减小，水量不变进行电解，应采用的电解质是________ ；
⑵以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质_____、　　　；
⑶以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水量都减少进行电解，则电解质是____、　　　。
自学指导
下节课知识“金属的腐蚀与防护”的学习指导
1．金属的腐蚀
⑴概念：
⑵实质：金属原子失去电子被氧化为离子。
⑶分类：
①化学腐蚀
金属与外界物质接触直接发生化学反应，如_____________________________。
②电化腐蚀
i．不纯的金属与电解质溶液接触形成原电池，较活泼的金属原子失去电子而被氧化。
分析：以钢铁生锈为例说明电化腐蚀。
钢铁电解质溶液的薄膜—→表面形成无数微小的　　　—→铁失去电子被　　而腐蚀。
注意：金属的电化腐蚀比化学腐蚀更普遍。
ii．电化腐蚀可分为：　　腐蚀和　　腐蚀
分析：铁在酸性较强的溶液中的腐蚀——　　腐蚀。
铁在酸性很弱或中性溶液中的腐蚀——　　腐蚀。
比较：析氢腐蚀和吸氧腐蚀
2．金属的防护
⑴改变内部结构
⑵在金属表面覆盖保护层
⑶电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法和外加电流护法
⑷缓蚀剂法
第四章 第三节 电解池（第二课时）答案
先学后教
1．⑴有刺激性气味的气体生成 蓝 有气泡产生 淡蓝 红
NaOH H2 Cl2
⑵阳极：2Cl- -2e-=Cl2 ↑ （氧化反应）
阴极：2H+ + 2 e- = H2↑（还原反应）
总反应式：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑

２．⑴电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
⑵主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。
⑶待镀金属 镀层金属 含有镀层金属离子的可溶性溶液
3.（1）

（2）阳极（粗铜）：Zn－2e－＝Zn2＋
Ni－2e－＝Ni2＋
Fe－2e－＝Fe2＋
Cu－2e－＝Cu2＋
阴极（纯铜）：Cu2＋＋2e－＝Cu
(3)不等 电解液浓度改变 略变小

以学定教
1．①将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na＋）通过，而阻止阴离子（Cl-、OH－）和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
②除杂质时所加试剂的顺序要求是：a、Na2CO3必须在BaCl2之后；b、加入盐酸在过滤之后。
试剂加入顺序有多种选择，如：a、BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；b、BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl；c、NaOH、BaCl2、Na2CO3过滤、HCl。
练习
2NaCl 2Na + Cl2↑
2.（1） 阳极：Zn－2e－＝Zn2＋
阴极：Zn2＋+ 2e－ = Zn
溶解 均匀地覆盖在铁上 不变
（２）待镀金属 镀层金属 含有镀层金属离子的可溶性溶液
（３）相等 不变
（４）铜的化学性质不活泼 腐蚀的更快
3.（1）助熔剂
（2）2Al2O3 4Al + 3O2↑
（3）①利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属离子（化合态）得到电子变成金属原子（游离态）
② K~Al 电解法
Zn~Cu 还原法
Hg、Ag 热分解法
【当堂反馈】
１、Ｃ　　２、Ａ　　３、Ｂ　　４、Ｄ　　５、C
6、（１）ＣuCl2 （２）Ｈ2SO4、Ｎa2SO4 （３）ＣuＳＯ4、ＮaＣl

12