高中化学电解池教案及习题附答案.docx

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高中化学电解池教案及习题附答案

第2节电能转化为化学能——电解

知识与能力：

1.通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生掌握电解、电解池概念，清晰地建立起电极反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极；

2.通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练，了解这些较复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值；

3.通过学习电镀的内容，使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献；

4.通过活动探究，提高学生的实验能力和分析能力；

5.从能量的角度理解化学科学的重要性。

过程与方法：

采用问题驱动的方法，经联想质疑中熟知的反应切入提出问题，将学生引入本节学习；以已知离子在电场中的定向移动为起点，从而分析具体反应中阴阳离子的移向，在渐进的学习中明白电解、电解池，并学会书写电极反应式；在电解原理的应用中，要让学生明白规律是有条件限制的。

情感、态度与价值观：

进一步体会化学的魅力，激发对学习的兴趣；了解方法的重要意义，明白将来实现的重要价值。

教学重点：

电解原理、电极反应

教学难点：

阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式

课时安排：

共5课时（新课3课时，复习练习2课时）

教学过程：

（第一课时）

【联想•质疑】已知金属钠与氯气反应的热化学方程式：

2Na（s）+Cl2=2NaCl（s）△H=—822.3kJ•mol—1如果要真个反应反方向进行，则需要外界提供能量，那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量。

【学生】电能。

【提问】那么这样的反应是什么能转化为什么能？

【学生】电能转化为化学能

【教师】对，电能转化为化学能的一中重要方法就是电解，下面我们就来学习电解。

首先我们来以电解熔融NaCl了解一下电解的原理

【板书】一、电解的原理

【阅读交流】

1）、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？

这些离子的运动情况怎样？

2）、通电后，外电路上的电流方向怎样？

3）、接通电源后，熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动？

4）、移到两极表面的Na+、Cl-将发生什么变化？

电解熔融NaCl

【讲解】在熔融NaCl中，存在自由移动的Na+和Cl-，做杂乱无章的运动。

通电后，电子由电源的负极流出，聚集到铁电极上。

由于正负电荷相互吸引，Na+要移向铁电极，做定向移动。

Na+在铁电极上得到电子，Na++e-=Na，发生还原反应。

电子要流向正极，那么石墨电极上哪来的电子？

【学生】思考，回答

【讲解】对，Cl-要移到石墨电极上，失去电子，2Cl-—2e-=Cl2↑，发生氧化反应。

为了维持电流，Cl-要不断地失去电子，不断地定向移动到石墨电极上。

这样在通电的情况下NaCl就分解成了Na和Cl2，电能就转化为化学能储存在Na和Cl2里面了。

这个过程就称之为电解。

下面我们看看有关电解的几个概念。

【板书】

（一）概念

1、电解：

【讲解】能够发生电解的装置叫电解池

【板书】2、电解池：

【提问】大家结合电解熔融NaCl的例子，说说构成电解池的条件有哪些？

【学生】回答

【板书】3、构成电解池的条件：

（1）外加直流电源

（2）两个固体电极

【讲解】这两个电极分别叫着阴、阳极，我们来看看阴阳极是怎么定义的？

【学生】阅读回答。

【讲解】结合电解熔融NaCl的例子讲解。

【板书】阴极：

发生还原反应的电极。

判断阴极的方法

与电源“-”相连的电极，

得到电子的电极，

阳离子移到的电极。

阳极：

发生氧化反应的电极。

判断阳极的方法

与电源“+”相连的电极，

失去电子的电极，

阴离子移到的电极。

（3）电解质溶液或熔融电解质

（4）构成闭合的电路

【练习】1.分析下图，属于电解池的有（③⑥）

2.下列说法正确的是（①④）

①电解是把电能转变成化学能；②电解是化学能转变成电能；

③电解质溶液导电是化学变化；

④任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；

【过渡】如果随便给你一个电解池，你怎么来判断电极的产物和每个电极上所发生的反应呢？

下面我们就来讲讲这个问题。

【板书】

（二）电极产物的判断和电极方程式的书写

【讲解】要讲这个问题，首先我们得明白什么是电极反应，大家阅读课本了解一下。

【板书】1、电极反应：

【举例】2、电解熔融NaCl

电荷要守恒

【板书】阴极：

2Na++2e-=2Na

阳极：

2Cl-—2e-=Cl2↑

总方程式：

2Na++2Cl-

2Na+Cl2↑（离子方程式）

2NaCl

2Na+Cl2↑（化学方程式）

【举例】电解CuCl2的电极反应的书写。

电解CuCl2溶液

【讲解】对于电极方程式的书写有个一般步骤：

【板书】

（1）明确电解液中存在的离子

【提问】CuCl2溶液中存在哪些自由移动的离子？

【学生】回答

【过渡】对于阳离子，到底是Cu2+先得到电子，还是H+先得到电子呢？

这就涉及到离子的放电顺序的问题了，大家阅读课本，了解以下离子的放电顺序。

【学生】阅读课本。

【板书】

（2）是哪些离子得失电子

放电顺序：

阴极：

阳离子得电子顺序：

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

阳极：

阴离子失电子顺序：

活性电极﹥阴离子。

即：

Cu>Hg>Ag>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（NO3－、SO42－含氧酸根）>F-

【讲解】那么大家根据放电顺序写出该电解的阴阳两极的电极方程式。

【练习】1.书写用石墨做电极电解硫酸的电极方程式和电解池方程式。

2.用惰性电解Fe2（SO4）3和Cu（NO3）2的混合溶液，写出电解的电极方程式。

【作业】用石墨做电极，电解H2SO4溶液NaSO4溶液NaOH溶液HgCl2溶液CuSO4溶液KI溶液,分别写出电解的电极方程式和总方程式。

为下节课讲电解的几种类型作铺垫！

【板书设计】

一、电解的原理

（一）概念

1、电解：

2、电解池：

3、构成电解池的条件：

（1）外加直流电源

（2）两个固体电极

阴极：

发生还原反应的电极。

判断阴极的方法

与电源“+”相连的电极，

得到电子的电极，

阳离子移到的电极。

阳极：

发生氧化反应的电极。

判断阳极的方法

与电源“—”相连的电极，

失去电子的电极，

阴离子移到的电极。

（3）电解质溶液或熔融电解质

（4）构成闭合的电路

（二）电极产物的判断和电极方程式的书写

阴极：

2Na++2e-=2Na

阳极：

2Cl-—2e-=Cl2↑

总方程式：

2Na++2Cl-

2Na+Cl2↑（离子方程式）

2NaCl

2Na+Cl2↑（化学方程式）

（1）明确电解液中存在的离子

（2）是哪些离子得失电子

放电顺序：

阴极：

阳离子得电子顺序：

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

阳极：

阴离子失电子顺序：

活性电极﹥阴离子。

即：

Cu>Hg>Ag>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（NO3－、SO42－含氧酸根）

（第二课时）

【复习提问】

1、什么叫电解？

2、什么叫电解池？

3、判断阴、阳极的方法有哪些？

4.以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（B）

A.Na2SO4B.AgNO3C.NaClD.NaOH

【讲解】电解的几种类型

（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；

（2）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；

（3）电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；

（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，放氢生碱型；

【板书】二、电解原理的应用

电解的类型：

1.电解水型

2.分解电解质型

3.放氧生酸型

4.放氢生碱型

【过渡】下面我们结合几个例子看看电解原理的应用

（一）电解食盐水

【预习提示】1、预测电解食盐水的现象是有哪些？

2、电解食盐水的产物是什么？

3、在电解食盐水时，溶液中各离子的移向何极？

4、在电解食盐水的过程中，溶液的PH值如何变化？

【学生】预习后回答

【视频】电解食盐水

【讲解并板书】现象：

电流流向：

电子流向：

阴阳极反应方程式（滴加酚酞红，红色先出现在哪？

）：

阴极：

2H++2e-→H2↑阳极：

2Cl-→Cl2↑+2e-

总方程式（阴极产物，阳极产物各是什么？

）：

总反应式：

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑（条件:

通电）

溶液PH值变化：

【学生】预习氯碱工业

【讲解】氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。

【讲解】在电解过程中，由于阴极区OH

浓度变小，水的电离平衡向生成H

和OH

的方向移动，随着H

不断变为氢原子并最终形成氢气逸出，使阴极区溶液中的OH

越来越多。

用隔膜就可以阻止OH

移向阳极，则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集，由阴极溶液可以得到烧碱。

还可以得到另外两种重要的化工产品—氯气和氢气。

【指导学生阅读资料在线】水的电离和离子放电顺序

【强调】离子放电顺序是对在一定条件下，离子并不都能在电极上发生反应。

而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律，不同的实验条件会存在不同的顺序，规律是有条件限制的。

【阅读】工业电解食盐水制备烧碱

【课堂练习】练习册P131、2、4、13

【作业】P181

【板书设计】

二、电解原理的应用

电解的类型：

5.电解水型

6.分解电解质型

7.放氧生酸型

8.放氢生碱型

（一）电解食盐水

现象：

电流流向：

电子流向：

阴阳极反应方程式（滴加酚酞红，红色先出现在哪？

）：

阴极：

2H++2e-→H2↑阳极：

2Cl-→Cl2↑+2e-

总方程式（阴极产物，阳极产物各是什么？

）：

总反应式：

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑（条件:

通电）

溶液PH值变化：

（第三课时）

【知识回顾】上节课我们学习了哪些知识点？

【学生】

【预习提示】1、在铜的电解精练中，阴阳极材料各是什么？

能不能换成其他的材料？

2、对电解质溶液是有什么要求？

3、阴阳极反应方程式是什么？

4、可以得到什么副产物？

【学生】预习后回答

【板书】

（二）铜的电解精练

【视频】铜的电解精练

【讲解并板书】现象：

电流流向：

电子流向：

阴阳极反应方程式：

阴极：

Cu2++2e-→Cu阳极：

Cu→Cu2+＋2e-

电解的副产物

（三）电镀

【预习提示】【讲解】一件表面镀有其他金属的制品，我们可以把它的结构大致分为两大部分：

镀件和镀层金属。

那么这个镀层金属是这么镀在这个镀件上的呢？

这节课我们就来看看这个问题。

【活动探究】在铁钉上镀铜

【板书】电镀：

是利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。

注意点:

①电极：

阴极——镀件（待镀金属制品）阳极——镀层金属或惰性电极

②电镀液：

含有镀层金属离子的电解质溶液。

【投影小结】电解池、电解精练池、电镀池的比较

电解池

电解精练池

电镀池

定义

将电能转变成化学能的装置

应用电解原理将不纯的金属提纯的装置

应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置

形成条件

①两电解接直流电源