逍遥右脑 2013-06-17 17:57
第三节 电解池学案
学习目标：
1、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；
2、掌握电解、电解池及形成条；
3、了解铜的电解精炼和电镀铜的原理，了解氯碱工业反应原理，能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式；
4、通过对比、分析明确原电池与电解池的区别和联系。
学习重点：电解原理氯碱工业反应原理
学习难点：离子放电实质
学习过程：
一、电解原理
1、试验探究
如图所示：与电正极相连的电极叫 极，
与电负极相连的电极叫 极。
若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电开关，
能否看到小灯泡发光？ 。
给CuCl2溶液通电时现象：
阴极上 ，
经检验该物质是 。
阳极上： ，
经检验该物质是 。
两支电极上发生的反应为：
阳极： 。反应类型： 反应。
阴极： 。反应类型： 反应。
总反应式： 。
过程分析：CuCl2溶液能导电是因为存在 ，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作 移动，根据 相互吸引的原理，带负电的氯离子向 极移动，在阳极，氯离子失去电子被 为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向 极移动，在阴极铜离子获得电子被 成铜原子，覆盖在阴极上。
2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。
所用电流一般为直流电还是交流电较好？ ！该过程中 能转化为 能！ 这是一个物理过程还是一个化学过程？ 过程！显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。
3、电解池：将 能转化为 能的装置。
构成电解池的条：
① ②
③ ④
判断下列装置是否属于电解池：
4、原电池与电解池的比较
装置类别原电池电解池
举例（图）
电极名称
反应类型
能量转变
反应是否自发进行
在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电的 极沿着导线到达 极，从 极沿着导线回到电的 极。
在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？ 。溶液中的 在电场作用下到达阴极，得到从电负极流出的电子；溶液中的 在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电的正极。就是说：在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。
对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl－两种离子呢？ 。水电离出少量的H＋和OH－－在电场作用下是否也要做定向移动呢？ 。通电时，溶液中的
两种离子都要向阴极移动， 都要向阳极移动。
5、放电顺序
阴极上：
由于阴极上要 电子，不管阴极是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的 得电子。阳离子氧化性越强就越 得电子。
因此阴极上氧化性强的离子 得电子。
金属越不活泼，对应阳离子氧化性越 ，越 得电子。
由此根据金属活动顺序表，分析下列离子得电子能力的强弱：
金属活动顺序表
Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3＋…
严格讲：离子的放电能力与其浓度也有一定的关系，如酸溶液中：c[H+(酸)]>c[ H+(水)]，因而放电能力 > 。但在中学范围内一般不考虑上述金属离子浓度对其放电能力的影响。
、 、 、 、 、 等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。
小结：质量增加，或有氢气产生的电极一定是 极。
阳极上：
电解池中阳极上要 电子，而 与溶液中的 都可失电子，因此阳极上的电极反应与 有关。由于一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属做阳极，电解时阳极上是 失去电子。而阳极如果用石墨或金属铂（Pt）等难失电子的物质做惰性电极时，则是溶液中 失去电子。阴离子还原性越强就越 失去电子。根据非金属性的强弱，分析下列离子失电子能力的强弱：
S2－ I－ Br－ Cl－ OH－（水或碱） 最高价含氧酸根离子 F－。
从CuCl2溶液的电解产物可知： 的失电子能力比 强。而氟原子的得电子能力很 ，因而F－失电子能力最 。
研究表明：OH－的失电子能力比最高价含氧酸根离子强：
4OH－－ 4e－＝O2 ↑＋2H2O
、 等阴离子在水溶液中电解时不失电子。
注意：放电顺序这个考点不难，但要细心，极易出错。要能根据放电顺序判断阴、阳极产物，如果是惰性电极则直接考虑溶液中离子的放电顺序。如果阳极是较活泼金属，那一定要能想起：一般的 比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是 失去电子。
练习：一、用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）
1、CuCl2阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
2、HCl:
阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
小结：经过总方程式发现以上两个电解池反应的电解对象都是 ，这一类电解反应称
为电解电解质型
3、NaCl阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
小结：经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是 ，这一类电解反应称为放H2生碱型。
4、CuSO4阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度
总方程式： 电解质浓度 ，pH
电解对象： ，要把电解质溶液复原，加 。
小结：经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是 ，这一类电解反应称为放O2生酸型。
5、NaOH:
阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
6、H2SO4:
阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
7、Na2SO4:
阴极： 阳极
总方程式： 电解质浓度 ，pH
小结：经过总方程式发现以上三个电解池反应的电解对象都是 ，要把电解质溶液复原，加 。这一类电解反应称为电解水型。
4、电极方程式的书写
①标出电极名称—阴极或阳极
②写出电极方程式：
阳极： ；反应类型： 反应。
阴极： ；反应类型： 反应。
阴、阳两极中得、失电子的总数要 ，每一极上都要满足 和 守恒，总方程式可根据阴、阳两极的物质变化写出。
二、用铜电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）
1、H2SO4:
阴极：
阳极
总方程式：
2、ZnSO4:
阴极：
阳极
总方程式：
3、CuSO4阴极：
阳极
总方程式：
发散：
1、在电解水实验中，常加入一定量的NaOH溶液和H2SO4溶液，对电解水的现象和结果有无影响？ 。为何加入一定量的NaOH溶液和H2SO4液？ 。 能否改为加入HCl溶液？ 。能否把阴极上的石墨改为Fe？ 。能否把阳极上的石墨改为Fe？ 。
2、能否设计一个装置，使反应：Cu＋H2SO4＝Cu SO4＋H2 ↑能够进行？
二、电解原理的应用：
1、氯碱工业：电解 制 、 和 。
电极反应方程式：
阳极：
阴极：
总方程式
该电解池中阳极用 电极（金属、惰性）
2、电镀：
电镀时，通常把 作阴极，把 作阳极，
用含有 作电镀液。
3、铜的精炼
电解时，通常把 作阴极，把 作阳极，
用含有 作电镀液。
粗铜中的多数杂质沉积在电解槽底部，形成
4、电冶金
对于 、 、 、 这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。
工业上用电解 的方法制取金属钠，方程式
工业上用电解 的方法制取金属镁，方程式
工业上用电解 的方法制取金属铝，方程式
练习：电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电相连。请回答以下问题：
（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则
① 电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象是 。
② Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。
（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
① X电极的材料是 ，电极反应式是 。
② Y电极的材料是 ，电极反应式是 。
（说明：杂质发生的电极反应不必写出）