43《电解池》第一课时 教案3.docx
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43《电解池》第一课时教案3
第三节电解池
第1课时 电解原理
●课标要求
1.体验化学能与电能相互转化的探究过程。
2.了解电解池的工作原理。
3.能写出电极反应和电池反应方程式。
●课标解读
1.通过实验探究电能转化为化学能的过程。
2.理解电解池的工作原理。
3.正确书写电解池中电极反应和电池反应方程式。
●教学地位
电解是中学理论体系不可缺少的一部分,同时电解与物理学科中的电学、能量的转换有密切的联系,是氧化还原反应、原电池、电离等知识的综合运用。
通过比较原电池原理比较分析电解原理。
本课时是本章重点内容之一。
●新课导入建议
自从伏打发明电池后,“电”的应用就风起云涌,席卷全球。
1800年科学家采用伏打电池电解水获得成功后,戴维进行了思考,电既然能分解水,那么电对于盐溶液,固体化合物产生什么作用呢?
开始他将苛性钾制成饱和水溶液进行电解,结果在电池两极分别得到的是氧气和氢气,加大电流强度仍然没有其他收获。
随后他改用熔融的苛性钾,在电池作用下,熔融的苛性钾发生明显变化,在阴极附近产生了一种白色的小球状物质,随即形成紫色火焰,这个小球状物质是什么?
【提示】 这个小球状物质是钾。
●教学流程设计
课前预习安排:
(1)看教材P79页,填写【课前自主导学】中的“知识1,电解CuCl2溶液”,并完成【思考交流1】;
(2)看教材P80页,填写【课前自主导学】中的“知识2,电解原理”,并完成【思考交流2】。
⇒步骤1:
导入新课、本课时教材地位分析。
⇒步骤2:
建议对【思考交流】多提问几个学生,使80%以上的学生都能掌握该内容,以利于下一步对该重点知识的探究。
⇓
步骤6:
师生互动完成“探究2、惰性电极电解电解质的溶液的规律”,可利用【问题导思】中的问题由浅入深地进行。
建议教师除【例2】外,使用【教师备课资源】中例题变换角度拓展学生的思路。
⇐步骤5:
在老师指导下由学生自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】中的1、2、3三题,验证学生对探究点的理解掌握情况。
⇐步骤4:
教师通过【例1】和教材P79页讲解研析,对“探究1”进行总结。
⇐步骤3:
师生互动完成“探究1、电解池电极及电极产物的判断”可利用【问题导思】中的问题由浅入深地进行。
步骤7:
教师通过【例2】和教材P80页的讲解研析对“探究2”进行总结。
⇒步骤8:
在老师指导下由学生完成【当堂双基达标】中的4题,验证学生对探究点的理解。
⇒步骤9:
先让学生自主总结本课时学习的主要知识,然后对照【课堂小结】明确掌握已学的内容、并课下完成【课后知能检测】。
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解电解、电解池的概念。
2.理解电解池的原理。
3.能够正确书写电解池的电极反应方程式。
1.通过实验探究加深对电解池工作原理的理解。
(重点)
2.比较离子在电解池中的放电顺序。
(重点)
3.原电池与电解池比较。
(重难点)
电解CuCl2溶液
1.装置
CuCl2溶液的电解
2.实验现象和结论
实验现象
结论
电流表指针发生偏转
说明电解质溶液在导电,形成闭合回路
与负极相连的石墨棒上逐渐覆盖了一层红色固体
析出金属铜
与正极相连的碳棒一侧有刺激性气味的气体产生,湿润的KI淀粉试纸变蓝
产生了氯气
3.实验原理分析
(1)通电前,Cu2+、H+、Cl-以及OH-在溶液中作自由运动通电时,在电场的作用下,这些自由运动的离子改作定向运动即Cl-、OH-等阴离子趋向阳极,Cu2+、H+等阳离子趋向阴极。
(2)两个电极上的反应和总反应:
阳极(与电源正极相连):
2Cl--2e-===Cl2↑。
阴极(与电源负极相连):
Cu2++2e-===Cu。
总反应:
CuCl2电解,Cu+Cl2↑。
(3)结论:
电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程。
1.溶液中含有Cu2+、H+为什么是Cu2+去阴极得电子,而不是H+呢?
【提示】 阴极上的物质,发生还原反应,本身是氧化剂应具有氧化性,而氧化性Cu2+>H+,故Cu2+先得电子。
电解原理
1.电解
使电流通过电解质溶液在两个电极上引起氧化还原反应的过程。
2.电解池
(1)定义:
将电能转化为化学能的装置。
(2)
构成有外加电源电解质溶液或熔融电解质两个电极阴极:
与电源负极相连,发生还原反应阳极:
与电源正极相连,发生氧化反应形成闭合回路
2.
(1)电解CuCl2溶液产生Cl2的两电极能用铁吗?
(2)电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生吗?
【提示】
(1)阴极可以用,但阳极不能用,否则阳极发生反应为Fe-2e-===Fe2+,而不放出Cl2。
(2)一定。
电解池电极及电极产物判断
【问题导思】
①电解池中,阴、阳两极的材料与电解产物有关系吗?
【提示】 阳极产物与材料有关,阴极无关。
②电解CuSO4与NaCl的混合液,首先在阴、阳两极产生什么物质(用惰性电极)?
【提示】 阳极―→Cl2 阴极——Cu。
1.电解池的电极和电极反应
2.电解时电极产物的判断
(1)阳极产物的判断
①活性金属电极
金属电极失电子,被溶解,生成对应金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、C)
阴离子失电子,生成对应非金属单质。
阴离子放电顺序:
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
(2)阴极产物的判断
与电极材料无关,直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
根据两极产物也可判断电极,一般情况下
(1)析出金属(质量增重)或有气体(H2)放出——阴极。
(2)有非金属单质生成,是气态的有Cl2、O2或电极本身减轻——阳极。
现用Pt电极电解1L浓度均为0.1mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如图,下列说法正确的是
( )
A.电解开始时阴极有H2放出
B.电解开始时阳极上发生:
Cu2++2e-===Cu
C.当电路中通过电子的量超过0.1mol时,此时阴极放电的离子发生了变化
D.整个电解过程中,SO
不参与电极反应
【解析】 依据放电顺序阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2。
故A、B错;由阴极反应Cu2++2e-===Cu,n(Cu2+)=0.1mol,当电路中通过电子的量达到0.2mol时,此时Cu2+消耗完毕,阴极放电离子变为H+,所以C错;阳极先是Cl-放电,当Cl-消耗完毕,此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,SO
不参与电极反应。
【答案】 D
判断电解池中的产物步骤
1.对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧化;若为金属电极,则被氧化的是电极本身。
过于活泼的金属不能作电极材料(K、Na)。
2.若溶液中的阴、阳离子有多种,则根据离子放电顺序判定什么离子先放电,什么离子后放电,并写出电极方程式。
3.注意根据电子流向和电流流向判断电极是相反的。
1.关于电解NaCl水溶液,下列叙述正确的是( )
A.电解时在阳极得到氯气,在阴极得到金属钠
B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液,溶液呈棕色
C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
【解析】 电解食盐水时发生的反应为:
阳极:
2Cl--2e-===Cl2↑
阴极:
2H++2e-===H2↑
总反应:
2NaCl+2H2O电解,2NaOH+H2↑+Cl2↑
对照分析选项,A错误;阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2,滴加KI溶液后发生反应:
Cl2+2I-===I2+2Cl-,溶液呈棕色,B正确;阴极附近产生大量的OH-,滴加酚酞后变红色,C错误;电解后生成NaOH,溶液呈碱性,D错误。
【答案】 B
用惰性电极电解电解质溶液的规律
【问题导思】 ①电解H2SO4溶液与盐酸溶液(惰性电极)的产物相同吗?
溶液pH有何变化?
【提示】 阴极产物相同(H2),阳极产物不同[H2SO4→O2,HCl→Cl2],pH都增大。
②用惰性电极电解食盐水一段时间后,若要使溶液复原,应加入什么物质?
【提示】 加入HCl。
类型
电解质
特点
实例
电极反应式
阴极
阳极
电解方程式
电解
对象
电解
质溶
液浓
度的
变化
电解
质溶
液复
原的
方法
电解
水型
含氧酸
H2SO4
可溶性
强碱
NaOH
活泼金
属含氧
酸盐
KNO3
4H++4e-===2H2↑
4OH-
-4e-
===
2H2O
+O2↑
2H2O
2H2↑+O2↑
水
增大
加水
电解
电解
质型
无氧酸
HCl
2H++
2e-===
H2↑
2Cl--2e-
===
Cl2↑
2HCl
H2↑+Cl2↑
不活泼
金属无
氧酸盐
CuCl2
Cu2++
2e-===
Cu
2Cl--2e-
===
Cl2↑
CuCl2
Cu+Cl2↑
电解质
减小
加入
氯化
氢
加入
氯化
铜
放H2
生碱型
活泼金
属无氧
酸盐
NaCl
2H++
2e-===
H2↑
2Cl--2e-
===Cl2↑
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑
电解质
和水
生成
新电
解质
加入
氯化
氢
放O2
生酸型
不活泼
金属含
氧酸盐
CuSO4
2Cu2++
4e-===
2Cu
4OH-
-4e-
===2H2O
+O2↑
2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑
电解
质和
水
生成
新电
解质
加入
CuO
用惰性电极进行电解,下列说法正确的是
( )
A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变
B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
【解析】 电解稀硫酸实质上是电解水,c(H+)增大,溶液pH减小,A项错误;电解稀氢氧化钠溶液,实质上也是电解水,c(OH-)增大,溶液pH增大,B项错误;电解硫酸钠溶液,在阴析上生成H2,阳极上生成O2,其物质的量之比为2∶
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