电化学(二 ).doc

临清三中高三年级 教学案
编号： 10 编者： 时间：2013 3 13
课题
电化学（二 ）
教材分析
电化学是一类特殊的氧化还原反应，电解池还能完成一些不能自发的化学反应，是高考的重点内容，电化学与实际生活相联系的内容是这几年考察的重点，尤其是原理分析，和简单计算。
教学目标

1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
教学重点

电解原理应用，及电解池反应的计算

教学难点
电解原理应用，及电解池反应的计算
一、 预习认知：
一、电解原理
1.电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程．
2.电解池：(也叫电解槽)把电能转变为化学能的装置．
3. 原理分析：
（1）电解饱和食盐水
(1)电极反应：阳极 2Cl－－2e－ ==== Cl2↑
阴极 电解
2H＋＋2e－ ==== H2↑
(2) 总反应方 程式： 2NaCl+ 2H2O ====2NaOH+Cl2↑+H2↑
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气、氢气。
（2）．电镀铜或电解精炼铜

电镀（Fe上镀Cu）
电解精炼铜
阳极
电极材料
铜
粗通（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质）
电极反应
Cu-2e-====Cu2+
Cu-2e-====Cu2+
Zn-2e-====Zn2+
Fe-2e-====Fe2+
Ni-2e-====Ni2+

阴极
电极材料
铁
纯铜
电极反应
Cu2++2e- ==== Cu
电解质溶液
CuSO4溶液
注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥。

（3）．电解冶炼钠(电解熔融NaCl)
电解
⑴电极反应：阳极： 2Cl-—2e-==Cl2↑ 阴极： 2Na++2e-==2Na
⑵总反应方程式： 2NaCl====2Na+ Cl2↑
⑶应用：冶炼Na、Mg、Al等活泼金属
二、金属的腐蚀与防护
1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较

化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
特点
无电流产生
有电流产生
本质
金属失电子变成金属阳离子而被氧化（M—ne-==Mn+）
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重
2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较

析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
金属在较强的酸性溶液中
金属在中性或酸性很弱的溶液中
电极反应
负极(Fe)：
正极(C)：
负极(Fe)：
正极(C)：
发生情况
相对较少，腐蚀速率一般较快
非常普遍，腐蚀速率一般较慢
联系
两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主
3.金属的防护
(1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(2)电化学防护
①牺牲负极的正极保护 ——原电池原理
正极：被保护的金属设备 。
负极：比被保护的金属活泼的金属 。
②外加电流的阴极保护 ——电解原理
阴极：被保护的金属设备 。
阳极：惰性电极
(3)添加缓蚀剂。
二、 展示新知：
三、 讨论质疑：
电极放电顺序 Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋

四、 教师精讲：
1．电极产物的判断
阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，要注意到金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在溶液中不放电。
阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极(除Pt、Au之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(Pt、Au或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根。
【典例1】(2012·潍坊模拟)有关下列装置的叙述不正确的是( )

A.图①铝片发生的电极反应式是：Al+4OH--3e-====AlO2-+2H2O
B.图②发生析氢腐蚀，离子方程式为：Fe+2H+====Fe2++H2↑
C.图③溶液中发生的变化：4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
D.图④充电时，阳极反应是：PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+SO42-+4H+
【解析】选B。图①中铝片作负极，镁片作正极，铝被氧化；图②发生析氢腐蚀，但醋酸为弱电解质，不能拆分；图③发生吸氧腐蚀，空气中的氧气又把氢氧化亚铁氧化；图④是铅蓄电池，放电时，PbO2被还原为PbSO4，充电时，硫酸铅被氧化为二氧化铅。
※考点二 电解规律及电解的相关计算
解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。
(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。
【典例2】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是( )
A.0.8 mol B.0.6 mol
C.0.5 mol D.0.4 mol
【解析】选B。加入0.1 mol碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］ 恢复原状，可将0.1 mol ［Cu2(OH)2CO3］分解成0.2 mol CuO、0.1 mol H2O、0.1 mol CO2(因它可从溶液中跑掉，可忽略)，由此说明有0.2 mol 硫酸铜电解完成后，又有0.1 mol H2O发生电解，故电子转移的物质的量应为电解CuSO4和电解水电子
转移的量之和：0.4 mol+0.2 mol=0.6 mol。

五、 训练巩固：
1、（2012·浙江高考·10）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：

下列说法不正确的是（）
A．在阴极式，发生的电极反应为：2H2O＋2e－2OH―＋H2↑
B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，
平衡2＋2H＋＋H2O向右移动
C．该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋2O2↑
D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比（nK/nCr）为d，则此时铬酸钾的转化率为α＝1-0.5d
【解题指南】解答本题时应注意以下两点：
（1）看清阴阳极的电极材料；
（2）阴阳极上放电的离子分析。
【解析】选D。有反应的装置分析，惰性电极为阳极，则电解该溶液的实质是电解水，所以阳极是溶液中的氢氧根离子失电子，而阴极是氢离子得电子，故在阴极发生的电极反应为2H2O＋2e－2OH―＋H2↑，A对；由于阳极氢氧根放电所以剩余大量的氢离子会使氢离子的浓度变大，故使平衡2＋2H＋＋H2O向右移动，B对；根据阴阳极放电的离子可以得知总反应为4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋2O2↑，C对；根据B选项中的转化关系，阳极4K2CrO4~2K2Cr2O7，设共有4mol K2CrO4，则在阳极每转化xmol K2CrO4，就减少xmol钾离子，即nK/nCr=（8-x）：4=d，解得铬酸钾的转化率为α＝x/4=(8-4d)/4=2-d，D不正确。
2、（2012·海南高考·3）下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是（ ）
A. HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B. NaOH、CuSO4、 H2SO4
C. NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2
【解析】考查基本电解原理。电解时只生成氧气和氢气，则电解质所含阳离子在金属活动顺序表位于铜之前，阴离子不是简单离子。
【答案】C
3、（2012·海南高考·4）下列实验操作正确的是
A．可用氨水除去试管内壁上的银镜
B．硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中
C．将三氯化铁溶液蒸干，可制得无水三氯化铁
D．锌与稀硫酸反应时，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜
【解析】银镜用稀硝酸除去；硅酸钠是一种矿物胶不能用玻璃塞的瓶；蒸干三氯化铁时FeCl3水解，得不到晶体。
【答案】D

六、 小结提升：

七、 达标检测：
4、（2012·广东高考·7）化学与生活息息相关，下列说法不正确的是
A 用食醋可除去热水壶内壁的水垢
B 淀粉，油脂 和蛋白质都是高分子化合物
C 自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致
D新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮
【解题指南】解答本题时应从化学与生活的角度考虑
【解析】选B。因为在有机高分子化合物中，它们的相对分子质量可以从几万直到几百万或更大,通过分析油脂的相对分子质量得知油脂不属于高分子化合物,由此判断B不正确，符合题意；A项中水垢的成分是碳酸钙和氢氧化镁，可以和食醋中乙酸反应而溶解，所以A项正确；C项中铁与碳、潮湿的空气组成原电池，铁发生电化学腐蚀，所以C项正确；D项符合新型复合材料的用途。
5、（2012·福建高考·9）将右图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是
A．电极上发生还原反应
B．电子沿ZnabCu路径流动
C．片刻后甲池中c（SO42—）增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
【解题指南】解答本题时应明确如下四点：
（1）甲和乙装置形成原电池做电源电解饱和硫酸钠溶液
（2）原电池的负极和电解池的阳极发生氧化反应
（3）阴离子分别移向原电池的负极和电解池的阳极
（4）电子在原电池中由负极移向正极，在电解池中由阳极移向阴极，但是不经过电解质溶液
【解析】选A。K闭合后，甲和乙装置通过盐桥形成原电池，Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，发生还原反应，A选项正确；B选项貌似正确，迷惑学生。电子流向是负极到正极， 但a→b这一环节是在溶液中导电，是离子导电，电子并没沿此路径流动，电子不经过溶液，B选项错误；在原电池中阴离子由正极移向负极，盐桥中的Cl－向甲池移动，K+向乙池移动，两池中的c（SO42－）均不变，C选项错误；D选项中是滤纸a点是电解池的阴极，电极反应是：2H++2e－H2↑，由于H+来自于水的电离，所以H+放电的同时溶液中产生了OH－，所以滤纸的a点变红，D选项错误。
6、(2012 ·安徽高考· 11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是
含酚酞的饱和食盐水
K1
K2
石墨
直流电源
A
铜
通电
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：
2H++2Cl—Cl2↑+H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：
Cl2+2e—＝2Cl—
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

【解题指南】解答本题时要注意做得“三看”，一看电源，断开K2，闭合K1时，有电源装置为电解池，断开K1、闭合K2时，无电源为原电池。二看电极，电极材料为石墨和铜，判断阴阳极和正负极。三看电解质溶液。
【解析】选D。断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl－＋2H2O H2↑＋2OH－＋Cl2↑，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH－，溶液变红，故A、B两项均错误；断开K1、闭合K2时，为原电池反应，铜电极反应为H2－2e－＋2OH－===2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，为正极，故C项错误，D项正确。

作业：

《步步高》专题七 专题突破2. 3. 6. 8. 9

临清三中高三年级 导学案
编号： 10 编者： 刘雪媛 时间：
课题
电化学（二）
学习目标
1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
学习重难点
电解原理应用，及电解池反应的计算
一、预习认知：
一、电解原理
1.电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程．
2.电解池：(也叫电解槽)把电能转变为化学能的装置．
3. 原理分析：
（1）电解饱和食盐水
(1)电极反应： 阴极 电解

(2) 总反应方 程式：
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气、氢气。
（2）．电镀铜或电解精炼铜

电镀（Fe上镀Cu）
电解精炼铜
阳极
电极材料
铜
粗通（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质）
电极反应

阴极
电极材料

电极反应

电解质溶液

注：电解精炼铜时，粗铜中的Ag、Au等不反应，沉在电解池底部形成阳极泥。
（3）．电解冶炼钠(电解熔融NaCl)
电解
⑴电极反应：阳极： 阴极：
⑵总反应方程式：
⑶应用：冶炼Na、Mg、Al等活泼金属
二、金属的腐蚀与防护
1．化学腐蚀和电化学腐蚀的比较

化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与干燥气体或非电解质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
特点
无电流产生
有电流产生
本质
金属失电子变成金属阳离子而被氧化（M—ne-==Mn+）
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重
2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较

析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
金属在较强的酸性溶液中
金属在中性或酸性很弱的溶液中
电极反应
负极(Fe)：
正极(C)：
负极(Fe)：
正极(C)：
发生情况
相对较少，腐蚀速率一般较快
非常普遍，腐蚀速率一般较慢
联系
两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主
3.金属的防护
(1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。
(2)电化学防护
①牺牲负极的正极保护 ——原电池原理
正极：被保护的金属设备 。
负极：比被保护的金属活泼的金属 。
②外加电流的阴极保护 ——电解原理
阴极：被保护的金属设备 。
阳极：惰性电极
(3)添加缓蚀剂。
二、教师精讲：
1．电极产物的判断
阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子，如Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋，要注意到金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在溶液中不放电。
阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极(除Pt、Au之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(Pt、Au或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，如S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根。
【典例1】(2012·潍坊模拟)有关下列装置的叙述不正确的是( )

A.图①铝片发生的电极反应式是：Al+4OH--3e-====AlO2-+2H2O
B.图②发生析氢腐蚀，离子方程式为：Fe+2H+====Fe2++H2↑
C.图③溶液中发生的变化：4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
D.图④充电时，阳极反应是：PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+SO42-+4H+
※考点二 电解规律及电解的相关计算
解题依据是得失电子守恒，其解题方法有守恒法、总反应式法、关系式法。
(1)根据守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。
(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。
【典例2】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol碱式碳酸铜［Cu2(OH)2CO3］后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是( )
A.0.8 mol B.0.6 mol C.0.5 mol D.0.4 mol
三、训练巩固：
1、（2012·浙江高考·10）以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：

下列说法不正确的是
A．在阴极式，发生的电极反应为：2H2O＋2e－2OH―＋H2↑
B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H＋浓度增大，
平衡2＋2H＋＋H2O向右移动
C．该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋2O2↑
D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比（nK/nCr）为d，则此时铬酸钾的转化率为α＝1-0.5d
2、（2012·海南高考·3）下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是
A. HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B. NaOH、CuSO4、 H2SO4
C. NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2
3、（2012·海南高考·4）下列实验操作正确的是
A．可用氨水除去试管内壁上的银镜
B．硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中
C．将三氯化铁溶液蒸干，可制得无水三氯化铁
D．锌与稀硫酸反应时，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜

四、小结提升：

五、达标检测：
4、（2012·广东高考·7）化学与生活息息相关，下列说法不正确的是
A 用食醋可除去热水壶内壁的水垢
B 淀粉，油脂 和蛋白质都是高分子化合物
C 自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致
D新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、实用和新潮
5、 （2012·福建高考·9）将右图所示实验装置的K闭合，
下列判断正确的是
A．电极上发生还原反应
B．电子沿ZnabCu路径流动
C．片刻后甲池中c（SO42—）增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色

6、 (2012 ·安徽高考· 11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。
含酚酞的饱和食盐水
K1
K2
石墨
直流电源
A
铜
实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，
断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是
通电
A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：
2H++2Cl—Cl2↑+H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：
Cl2+2e—＝2Cl—
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极

六、规范作业：

《步步高》专题七 专题突破2. 3. 6. 8.