电解原理学案.doc

1、电解教学案编号： 10 编者： 时间： 课题 电解原理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1、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

2、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 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）电解精炼铜电极材料 铜 粗通（含 Zn、Fe、Ni、Ag、 Au 等杂质）阳极电极反应 Cu-2e-=Cu2+ Cu-2e-=Cu2+ Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+ 电解电极材料 铁 纯铜阴极电极反应 Cu2+2e- = Cu电解质溶液 CuSO4 溶液 注：电解精炼铜时，粗铜中

3、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)电极反应：阳极： 2Cl-2e-=Cl2 阴极： 2Na+2e-=2Na总反应方程式： 2NaCl=2Na+ Cl2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 有电流产生金属失电子变成金属阳离子而被氧化（Mne-=Mn+）本质金属被氧化的过程 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

4、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 。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。2、展示新知：3、讨论质疑：电极放电顺

5、序 Ag Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2 4、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AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2，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 S2I

6、 BrCl 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.图铝片发生的电极反应式是： Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2OB.图发生析氢腐蚀，离子方程式为：Fe+2H+=Fe2+H2C.图溶液中发生的变化：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3D.图充电时，阳极反应是： PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+【解析】选 B。图中铝片作负极，镁片作正极，铝被氧化；图发生析氢腐蚀，但醋酸为弱电解质，不能拆分；图发生吸氧腐蚀，空气中的氧气又把氢氧化亚铁氧化；图是铅蓄电池，放电时，PbO2 被还原为 PbSO4，充电时，硫酸

7、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

8、过程中共转移电子的物质的量是( )A.0.8 mol B.0.6 molC.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。5、训练巩固：1、 （2012浙江高考10）以铬酸钾

9、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： 2H2O2e 2OHH2B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 4CrO 2H27CrOH2O 向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO44H2O 2K2Cr2O74KOH2H22O2D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 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，

10、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 2H2O2e|阳 离 子 交 换 膜KOH稀 溶 液 不 锈 钢 惰 性 电 极24KCrO溶 液2OHH2，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 4CrO2H27CrOH2O 向右移动，B 对；根据阴阳极放电的离子可以得知总反应为 4K2CrO44H2O 2K2Cr2O74KOH2H2 2O2，C 对；根据 B 选项中的转化关系，阳极 4K2CrO42K2Cr2O7，设共有 4mol K2CrO4，则在阳极每转化 xmol

11、 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 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、 H2SO4C. 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】C3、 （2012海南高考4）下列实验操作正确的是A可用氨水除去

12、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】D6、小结提升：7、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

13、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 Cu电极上发生还原反应B电子沿 Zna b Cu 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

14、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 ab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；

15、 D 选项中是滤纸 a 点是电解池的阴极，电极反应是：2H+2eH2，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 A断开 K2，闭合 K1 时，总反应的离子方程式为：2H+2Cl Cl2+H2B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+2e2Cl D断开 K1，闭合 K2

16、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 2Cl2H2O 通 电 H2 2OHCl2，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 H22e2OH=2H2O ，为负极，而石墨电极反应为 Cl22e

17、=2Cl ，为正极，故 C 项错误，D 项正确。作业：通电含酚酞的饱和食盐水K1K2石墨直流电源 A铜电解步步高专题七 专题突破 2. 3. 6. 8. 9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)

18、电极反应： 阴极 (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）电解精炼铜电极材料 铜 粗通（含 Zn、Fe、Ni、Ag、 Au 等杂质）阳极电极反应阴极 电极材料电解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)电极反应：阳极： 阴极： 总反应方程式： 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

19、点 无电流产生 有电流产生金属失电子变成金属阳离子而被氧化（Mne -=Mn+）本质金属被氧化的过程 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)电化学防护牺牲负极的

20、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 。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 Fe 3 Cu 2 H Pb 2 Sn 2 Fe 2 Zn 2 ，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

21、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.图铝片发生的电极反应式是： Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2OB.图发生析氢腐蚀，离子方程式为：Fe+2H +=Fe2+H2C.图溶液中发生的变化：4Fe(OH) 2+O2+2H2O=4Fe(OH)3D.图充电时，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

22、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Cu 2(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： 2H2O2e 2OH H 2B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 4CrO 2H27CrH 2O 向右移动C该制备过程总反应的化学方程式为：4K 2CrO44H 2O 2K2Cr2O74KOH2H 22O 2|阳 离 子 交 换 膜KH稀 溶 液 不 锈 钢 惰 性 电 极24KCrO溶 液