第四章第三節(jié) 電解池學(xué)案
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選修四第四章第3節(jié)電解池 第一課時 電解原理 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 預(yù)習(xí)實驗“電解池原理”,初步把握實驗原理、目的要求、材料用具和方法步驟。 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 “電解池原理”實驗 1.實驗原理: 2.材料用具 實驗儀器:小燒杯、玻璃棒、碳棒、導(dǎo)線、電流表、 電源、改進(jìn)的塑料制電解槽; 實驗藥品:CuCl2溶液、淀粉碘化鉀試紙、NaOH溶液、CuSO4溶液、 片、 片。 3.實驗步驟: ⑴ ; ⑵ ; ⑶ 4.觀察和記錄: 三、提出疑惑 同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中 疑惑點 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道電解的基本原理,會判斷一般電解反應(yīng)產(chǎn)物; 2.能說出電解、電解池及形成條件; 3.正確使用實驗器材,完成“電解池原理”實驗操作。 學(xué)習(xí)重難點:知道電解的基本原理,會判斷一般電解反應(yīng)產(chǎn)物。 二、學(xué)習(xí)過程 (一)電解原理 1、試驗探究 CuCl2溶液 C C 如圖所示:與電源正極相連的電極叫 極, 與電源負(fù)極相連的電極叫 極。 若燒杯中的液體為CuCl2溶液,合上電源開關(guān), 能否看到小燈泡發(fā)光? 。 給CuCl2溶液通電時現(xiàn)象: 陰極上 , 經(jīng)檢驗該物質(zhì)是 。 陽極上: , 經(jīng)檢驗該物質(zhì)是 。 兩支電極上發(fā)生的反應(yīng)為: 陽極: 。反應(yīng)類型: 反應(yīng)。 陰極: 。反應(yīng)類型: 反應(yīng)。 總反應(yīng)式: 。 過程分析:CuCl2溶液能導(dǎo)電是因為存在 ,通電后這些自由移動的離子,在電場作用下作 移動,根據(jù) 相互吸引的原理,帶負(fù)電的氯離子向 極移動,在陽極,氯離子失去電子被 為氯原子,并兩兩結(jié)合成氯分子,從陽極放出,帶正電的銅離子向 極移動,在陰極銅離子獲得電子被 成銅原子,覆蓋在陰極上。 2、電解:使電流通過 溶液而在陰、陽兩極引起 的過程。 所用電流一般為直流電還是交流電較好? !該過程中 能轉(zhuǎn)化為 能! 這是一個物理過程還是一個化學(xué)過程? 過程!顯然:電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是 的過程。 3、電解池:將 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置。 構(gòu)成電解池的條件: ① ② ③ ④ 判斷下列裝置是否屬于電解池: 4、原電池與電解池的比較 裝置類別 原電池 電解池 舉例(圖) 電極名稱 反應(yīng)類型 能量轉(zhuǎn)變 反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行 在CuCl2的電解池裝置中,電子流動方向從電源的 極沿著導(dǎo)線到達(dá) 極,從 極沿著導(dǎo)線回到電源的 極。 在溶液中電子有沒有從陰極直接到達(dá)陽極呢? 。溶液中的 在電場作用下到達(dá)陰極,得到從電源負(fù)極流出的電子;溶液中的 在電場作用下到達(dá)陽極,失去了電子流向電源的正極。就是說:在電解質(zhì)溶液中依靠 的定向移動而形成閉合回路的。 對CuCl2溶液而言,溶液中是否只有Cu2+和Cl-兩種離子呢? 。水電離出少量的H+和OH--在電場作用下是否也要做定向移動呢? 。通電時,溶液中的 兩種離子都要向陰極移動, 都要向陽極移動。 5、放電順序 陰極上: 由于陰極上要 電子,不管陰極材料是金屬還是石墨,此時都不能得電子,因此只能是溶液中的 得電子。陽離子氧化性越強就越 得電子。 因此陰極上氧化性強的離子 得電子。 金屬越不活潑,對應(yīng)陽離子氧化性越 ,越 得電子。 由此根據(jù)金屬活動順序表,分析下列離子得電子能力的強弱: 金屬活動順序表 Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3+… 嚴(yán)格講:離子的放電能力與其濃度也有一定的關(guān)系,如酸溶液中:c[H+(酸)]>c[ H+(水)],因而放電能力 > 。但在中學(xué)范圍內(nèi)一般不考慮上述金屬離子濃度對其放電能力的影響。 、 、 、 、 、 等活潑金屬陽離子在水溶液中電解時不得電子。 小結(jié):質(zhì)量增加,或有氫氣產(chǎn)生的電極一定是 極。 陽極上: 電解池中陽極上要 電子,而 與溶液中的 都可失電子,因此陽極上的電極反應(yīng)與 有關(guān)。由于一般的 比陰離子更容易失去電子,因此如果用一般的金屬材料做陽極,電解時陽極上是 失去電子。而陽極如果用石墨或金屬鉑(Pt)等難失電子的物質(zhì)做惰性電極時,則是溶液中 失去電子。陰離子還原性越強就越 失去電子。根據(jù)非金屬性的強弱,分析下列離子失電子能力的強弱: S2- I- Br- Cl- OH-(水或堿) 最高價含氧酸根離子 F-。 從CuCl2溶液的電解產(chǎn)物可知: 的失電子能力比 強。而氟原子的得電子能力很 ,因而F-失電子能力最 。 研究表明:OH-的失電子能力比最高價含氧酸根離子強: 4OH-- 4e-=O2 ↑+2H2O 、 等陰離子在水溶液中電解時不失電子。 注意:放電順序這個考點不難,但要細(xì)心,極易出錯。要能根據(jù)放電順序判斷陰、陽極產(chǎn)物,如果是惰性電極則直接考慮溶液中離子的放電順序。如果陽極是較活潑金屬,那一定要能想起:一般的 比陰離子更容易失去電子,因此如果用一般的金屬材料做陽極,電解時陽極上是 失去電子。 (二)電極方程式的書寫 ①標(biāo)出電極名稱—陰極或陽極 ②寫出電極方程式: 陽極: ;反應(yīng)類型: 反應(yīng)。 陰極: ;反應(yīng)類型: 反應(yīng)。 陰、陽兩極中得、失電子的總數(shù)要 ,每一極上都要滿足 和 守恒,總方程式可根據(jù)陰、陽兩極的物質(zhì)變化寫出。 (三)當(dāng)堂練習(xí):用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液,請你分析下列問題(注意得失電子的順序) 1、CuCl2陰極: 陽極 總方程式: 電解質(zhì)濃度 ,pH 電解對象: ,要把電解質(zhì)溶液復(fù)原,加 。 2、NaCl陰極: 陽極 總方程式: 電解質(zhì)濃度 ,pH 電解對象: ,要把電解質(zhì)溶液復(fù)原,加 。 3、CuSO4陰極: 陽極 總方程式: 電解質(zhì)濃度 ,pH 電解對象: ,要把電解質(zhì)溶液復(fù)原,加 。 4、 NaOH: 陰極: 陽極 總方程式: 電解質(zhì)濃度 ,pH 5、 H2SO4: 陰極: 陽極 總方程式: 電解質(zhì)濃度 ,pH 課后練習(xí)與提高 1. 用惰性電極實現(xiàn)電解,下列說法正確的是 A.電解氫氧化鈉稀溶液,溶液濃度增大pH變小 B.電解氯化鈉溶液,溶液濃度減小pH不變 C.電解硝酸銀溶液,要消耗OH--溶液pH變小 D.電解稀硫酸,實質(zhì)是電解水,溶液pH不變 2. 右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的是 a極板 b極板 x電極 Z溶液 A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4 B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2 3. 在一盛有飽和Na2CO3溶液的燒杯中插入惰性電極,保持溫度不變,通電一段時間后: A.溶液的PH值增大; B.Na+和CO32-的濃度減?。? C.溶液的濃度增大; D.溶液的濃度不變,有晶體析出; 4. 用惰性電極電解下列溶液,一段時間后,再加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(括號內(nèi)),溶液能與原來溶液完全一樣的是: A.CuCl2(CuO);B.NaOH(NaOH); C.NaCl(HCl); D.CuSO4[Cu(OH)2] 5. 用惰性電極電解下列溶液,電解一段時間后,陰極質(zhì)量增加,電解液的PH下降的是: A.CuSO4;B.AgNO3;C.BaCl2;D.H2SO4; 6. 在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng),同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是: A.原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng); B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng); C.原電池的負(fù)極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng); D.原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng); 7. 用惰性電極實現(xiàn)電解,下列說法正確的是 A.電解稀硫酸溶液,實質(zhì)上是電解水,故溶液pH不變 B.電解稀氫氧化鈉溶液,要消耗OH-,故溶液pH減小 C.電解硫酸鈉溶液,在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2 D.電解氯化銅溶液,在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶1 8. 用惰性電極電解一定量的CuSO4稀溶液,下列說法中正確的是 A.陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu2+ + 2e- =Cu B.陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為;4OH- =2H2O + O2↑+ 4e― C.若有6.4g金屬Cu析出,放出的O2一定為0.05 mol D.電解完成后,加入一定量的Cu(OH)2,溶液可能恢復(fù)到原來的濃度 9. 將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯(lián),在一定條件下通電一段時間后,析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比是 A.1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.6∶3∶1 D.6∶3∶2 第二課時 電解的應(yīng)用 課前預(yù)習(xí)學(xué)案 一、預(yù)習(xí)目標(biāo) 預(yù)習(xí)銅的電解精煉和電鍍銅的原理以及氯堿工業(yè)反應(yīng)原理 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1、氯堿工業(yè):電解 制 、 和 。 電極反應(yīng)方程式: 陽極: 陰極: 總方程式 該電解池中陽極用 電極(金屬、惰性) 2、電鍍: 電鍍時,通常把 作陰極,把 作陽極, 用含有 作電鍍液。 3、 銅的精煉 電解時,通常把 作陰極,把 作陽極, 用含有 作電鍍液。 粗銅中的多數(shù)雜質(zhì)沉積在電解槽底部,形成 4、 電冶金 對于 、 、 、 這樣活潑的金屬,工業(yè)上用電解法冶煉。 工業(yè)上用電解 的方法制取金屬鈉,方程式 工業(yè)上用電解 的方法制取金屬鎂,方程式 工業(yè)上用電解 的方法制取金屬鋁,方程式 三、提出疑惑 同學(xué)們,通過你的自主學(xué)習(xí),你還有哪些疑惑,請把它填在下面的表格中 疑惑點 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.知道銅的電解精煉和電鍍銅的原理, 2.知道氯堿工業(yè)反應(yīng)原理; 3.能正確書寫電極反應(yīng)式和電解的總化學(xué)方程式。 學(xué)習(xí)重難點:知道氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。 二、學(xué)習(xí)過程 1.電解食鹽水 【思考】 (1)通電前,飽和食鹽水中存在哪些離子?這些離子的運動情況怎樣? (2)在電解裝置中可否選用銅作陰、陽極的電極材料,為什么? (3)通電后,溶液中的離子運動發(fā)生了什么變化? (4)通電后,溶液中的在陰、陽放電的是什么離子? (5)電解后,在陰極區(qū)和陽極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么?怎樣初步檢驗兩極產(chǎn)物的生成? 【知識總結(jié)】電解食鹽水 陽極: 陰極: 總式: 電解飽和食鹽水可以制造 。 閱讀教材,回答離子交換膜法制燒堿的有關(guān)知識 【小結(jié)】氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿 2.銅的電解精煉 一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)(如鋅、鐵、鎳、銀、金等),這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求,如果用以制電線,就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。 粗銅 含雜質(zhì) ( 等) 陽極:Zn Fe Ni Cu Ag Au 陰極 : 思考:電解完后,CuSO4溶液的濃度有何變化? 3. 電鍍 原理:電鍍是利用 原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程,它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用,增強防銹抗腐能力。例如,鋼鐵是人們最常用的金屬,但鋼鐵有個致命的缺點,就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬,如鋅、銅、鉻、鎳等。 鐵片 銅片 硫酸銅溶液 ①電極: 陽極—— 金屬或惰性電極 陰極—— 金屬制品 ②電鍍液:含有 金屬離子的電解質(zhì)溶液。 溶液中CuSO4的濃度保持 或 4、電冶金 制取金屬鈉←電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。 陽極: 陰極: 總反應(yīng): 冶煉鋁 原理: 陽極: 陰極: 總式: 助熔劑:冰晶石(Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉) 需要定期補充 【思考】工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3? 【思考與交流】試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同 (提示:比較電解質(zhì)、電解裝置、電極反應(yīng)、電解產(chǎn)物) 電解飽和食鹽水 電解熔融氯化鈉 電解質(zhì) 電解裝置 電極反應(yīng) 電解產(chǎn)物 【小結(jié)】 1. 電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系 與電源正極相連 極 極 與電源負(fù)極相連 發(fā)生 反應(yīng) 離子移向 離子移向 發(fā)生 反應(yīng) 課后練習(xí)與提高 1、用惰性電極電解下列溶液,電解一段時間后,陰極質(zhì)量增加,電解液的PH下降的是: A、CuSO4;B、AgNO3;C、BaCl2;D、H2SO4; 2、兩串聯(lián)電解池,左邊放硫酸銅,右邊放一定量的某硝酸鹽溶液,電解時當(dāng)左池有1.6gCu析出時,右池析出0.45g固體,則右池溶質(zhì)為: A、AgNO3;B、NaNO3;C、Mg(NO3)2;D、Al(NO3)3; 3、用惰性電極實現(xiàn)電解,下列說法正確的是: A、電解稀硫酸溶液,實質(zhì)上是電解水,故溶液pH不變; B、電解稀氫氧化鈉溶液,要消耗OH-,故溶液pH減??; C、電解硫酸鈉溶液,在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2; D、電解氯化銅溶液,在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:1; 4、右圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是 A、a為負(fù)極、b為正極; B、a為陽極、b為陰極; C、電解過程中,d電極質(zhì)量增加; D、電解過程中,氯離子濃度不變; 5、某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時,為使Cl2被完全吸收,制得有較強殺菌能力的消毒液,設(shè)計了如圖的裝置,則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是 A、a為正極,b為負(fù)極;NaClO和NaCl B、a為負(fù)極,b為正極;NaClO和NaCl C、a為陽極,b為陰極;HClO和NaCl D、a為陰極,b為陽極;HClO和NaCl 6、從H+、Na+、Cu2+、Ba2+、Cl-、SO42-離子中,選出恰當(dāng)?shù)碾x子組成一種電解質(zhì),將電解質(zhì)溶液按下列要求進(jìn)行電解(均是惰性電極): (1) 電解時電解質(zhì)含量減小,水量不變,則所采用的電解質(zhì)是 ; (2)電解時電解質(zhì)的質(zhì)量保持不變,水量減小,則所采用的電解質(zhì)是 ; (3)電解時電解質(zhì)和水的質(zhì)量都發(fā)生變化,則所采用的電解質(zhì)是 ; 7、工業(yè)上處理含Cr2O72-的酸性工業(yè)廢水用以下方法:①往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl,攪拌均勻;②用Fe為電極進(jìn)行電解,經(jīng)過一段時間有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀產(chǎn)生;③過濾回收沉淀,廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 試回答: (1)電解時的電極反應(yīng):陽極: 陰極: (2)寫出Cr2O72-轉(zhuǎn)變成Cr3+的離子反應(yīng)方程式: ; (3)電解過程中Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀是怎樣產(chǎn)生的? ; ; 參考答案: 1、AB;2、A; 3、D;4、C;5 .B 6、(1)HCl,CuCl2;(2)H2SO4,Na2SO4;(3)NaCl,BaCl2; - 10 -- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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