人教版高二化学第四单元 电解原理及其应用

人教版高二化学第四单元 电解原理及其应用

第四单元 电解原理及其应用 教案13（4-1-1电解原理）‎ ‎ 学习目标 ‎ 1．复习巩固原电池的基础知识、复习巩固有关电解质、非电解质、强电解质和弱电解质等基本概念有关的基础知识。‎ ‎ 2．理解阳极、阴极、电解的电极反应等跟电解有关的基础知识。掌握电解反应的基本原理和电解池的基本特征。‎ ‎ 3．能区分原电池和电解池，能判断原电池中的正、负极和电解池中的阴、阳极，能分析原电池和电解池中的电极反应。‎ ‎ 4．能分析跟电解有关的一些实际问题。能结合离子的氧化性和还原性强弱顺序，判断电极反应。‎ ‎ 学习过程 ‎ 一、自学探究 ‎ 1．电解质是指在_____________能够导电的_______________。‎ ‎2．电离是指电解质_____________或__________状态下离解成____________过程。‎ ‎ 3．电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下，形成_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前题。‎ ‎4．分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。研究两池的关系（结构、原理）。‎ ‎ （1）原电池由__________ _______组成。较活泼的金属是_____极，较不活泼的金属（或能导电的非金属）是_______极。‎ ‎（2）电解池由_____ _____ ______‎ ‎ - 5 -‎ 组成，其中与外电源的正极相连的极板叫____极，与外电源的负极相连的极板叫_____极。‎ ‎ （3）原电池是把______能转化为________能的装置。电解池是把______能转化为________能的装置。在能量转化过程中，都发生了__________反应。‎ ‎ 5．右图的装置会出现什么现象？依据是什么？并完成电极反应式和总反应式。‎ ‎6．填写下列空白：‎ ‎ ⑴ 电解通电时，电子从电源的_____极沿导线流入电解池的_____极，在阴极区氧化性强的微粒先得电子，被_________。同时，电子又从电解池的________流出，沿导线流回电源的正极，即在阳极区还原性强的微粒（包括极板）先_______电子被_______。‎ ‎ ⑵ 当极板材料（阳极）为 Pt 或C时，还原性非常弱，此条件不被氧化称为______电极。当极板材料（阳极）为Cu等金属（除了Pt和C），还原性强，易_______电子,易被氧化称为_______电极。‎ ‎ 阴离子放电顺序：S2－ > I－ > Br－ >Cl－ > OH－ > 含氧酸根> F－ ‎ ‎ 阳离子放电顺序：Ag＋ > Hg 2＋> Fe 3＋> Cu 2＋ >H＋> Pb 2＋ >Sn 2＋ >Fe 2＋ >Zn 2＋>‎ Al 3＋ >Mg 2＋>Na＋ >Ca 2＋ >K＋‎ ‎ 7．当镀层金属作___极，含有镀层金属离子的电解质为电解液，把待镀金属制品浸入电镀液为____极时的电解即为_________。电镀时，由于两极得失电子相同，所以理论上电解液的浓度保持_________。‎ ‎ 8．为什么很多器件是镀铜的，镀层被破坏，结果会怎样？‎ ‎ 二、总结与评价 ‎ [总结]‎ ‎ 1．使电流通过电解质溶液，而在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程叫电解。电离是电解的前提。电解质的导电过程即是被电解过程。‎ ‎ 2．电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极，待镀金属制品为阴极，含镀层金属离子为电镀液。‎ ‎ 3．电镀过程的特点：①牺牲阳极；②电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；③在电镀的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电。‎ ‎ [例题讲解]‎ ‎ [例1]铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol·L-1的食盐溶液中，可能出现的现象是（ ）。‎ ‎ （A）铁棒附近产生OH- （B）铁棒被腐蚀 ‎ （C）石墨棒上放出氯气 （D）石墨棒上放出氧气 ‎ [分析讲解]铁棒与石墨棒用导线连接后浸入食盐溶液中，由于溶液中溶解有少量的氧气， 故可以构成原电池。正、负极的电极反应式为：‎ ‎ 负极是铁，2e-4- = 4e2+；正极是石墨，2H2O+O2+4e-=4OH-‎ ‎ 所以，可能发生的变化是石墨棒附近产生OH-离子，可看到的现象是铁棒被腐蚀。‎ ‎ [答案]B。‎ ‎ - 5 -‎ ‎ [例2]下列关于实验现象的描述不正确的是（ ）。‎ ‎ （A）把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 ‎ （B）用锌片做阳极，铁片做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 ‎ （C）把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 ‎ （D）把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快 ‎ [分析讲解]把铜片和铁片靠在一起浸入稀硫酸中，铜、铁间可构成原电池。结果负极是铁，铁片溶解，正极是铜片，铜片上可产生气泡。‎ ‎ 用锌片做阳极电解时，锌会失电子被氧化，阴极上是H+得电子被还原。‎ ‎ 铜片插入氯化铁溶液中，发生的反应为：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。‎ ‎ 锌粒和盐酸的混合物中加入少量氯化铜，由于可构成铜锌原电池使反应速率加快。‎ ‎ [答案]BC。‎ ‎ [例3] 我国缺碘病区甚广，防治缺碘病的主要措施是食盐加碘。1996年我国政府以国家标准的方式规定食盐的碘添加剂是KIO3。‎ ‎ （1）可用盐酸酸化的碘化钾和淀粉的混合物检验食盐是否为加碘盐，反应的化学方程式是_______________________________________________。‎ ‎ （2）可用电化学方法制备碘酸钾。原理是：以石墨为阳极，不锈钢为阴极，以碘化钾溶液（加入少量重铬酸钾）为电解质溶液，在一定电流强度和温度下进行电解，其电解总反应方程式为：KI+3H2OKIO3+3H2↑。试写出两极反应式：‎ ‎ 阳极____________________________；阴极_______________________________。‎ ‎ [分析讲解]（1）在酸性条件下，I-可跟IO3-反应生成I2，从而使淀粉变蓝色。‎ ‎ （2）电解碘化钾溶液时，I-在阳极上被氧化成IO3-，H2O在阴极上被还原成H2。也可如下理解：阳极上是2I- - 2e-=I2 ；阴极上是2H2O+2e-=2OH-+H2↑；再是I2在碱性溶液中发生歧化反应：3I2+6OH-=5I- + IO3-+3H2O。‎ ‎ [答案]（1）5KI+KIO3+6HCl=3I2+6KCl+3H2O。‎ ‎ （2）阳极：I-+6OH- - 6e- = IO3- + 3H2O ；阴极：6H2O-6e- = 3H2 +6OH-↑。‎ ‎[评价]‎ ‎1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。‎ ‎ A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 ‎ B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 ‎ C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快 ‎ D．与电源负极相连的是电解槽的阴极 ‎2．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）。‎ ‎ A．加入适量的6mol/L的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 ‎ C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液 ‎3．用两支惰性电极插入500mLAgNO3 溶液中，通电电解。当电解液的PH从6.0变为3.0时（设电解时阴极没有氯气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略），电极上析出银的质量大约是（ ）。‎ ‎ A．２７mg B．５４mg ‎ ‎ - 5 -‎ ‎ C．１０８mg D．２１６mg.‎ ‎4．Ａ、Ｂ、Ｃ是三种金属，根据下列①、②两个实验，确定它们的还原性强弱顺序为（ ）。‎ ‎ ①　当Ａ与Ｂ浸在稀硫酸中用导线相连，Ａ上有气泡逸出，Ｂ逐渐溶解。‎ ‎ ②　电解物质的量浓度相同的Ａ、Ｃ盐溶液时，阴极上先析出Ｃ（使用惰性电极）。‎ ‎ A．Ａ>B>C B．B>C>A C． C>A>B D．B>A>C ‎1．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（ ）。‎ ‎ A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl ‎2．下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ）。‎ ‎ A．铜锌原电池中铜是正极 ‎ ‎ B．用电解法精炼粗铜时，铜作阳极 ‎ C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 ‎ ‎ D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极 ‎3．将两个铂电极插入500ml Cu SO4溶液中，进行电解。通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液的体积变化），此时溶液中氢离子浓度约为（ ）。‎ ‎ A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L ‎4．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是： H2 + 2 NiO(OH)2 2Ni(OH)2 根据此反应式，判断下列叙述正确的是（ ）。‎ ‎ A．电池放电时，电池负极周围溶液的OHˉ不断增大 ‎ B．电池放电时，镍元素被氧化 ‎ C．电池充电时，氢元素被还原 ‎ ‎ D．电池放电时，氢气是负极 ‎5．在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e→Ag在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为（ ）。‎ ‎ A．1.62g B．6.48g C．3.24g D．12.96g ‎6．关于“电解氯化铜溶液的PH值变化”问题，化学界 有两种不同的观点：‎ 观点一：“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的PH值升高。‎ 观点二：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，‎ ‎ 证明电解氯化铜溶液时pH的变化如图所示曲线关系。请回答下列问题：‎ ‎ （1）电解前氯化铜溶液的pH处于A点位置的原因是：（用离子方程式说明） 。‎ ‎ (2)“理论派”所持观点的理论依据是： 。‎ ‎ (3)“实验派”的结论是： ，他们所述“精确的实验”是通过 确定的。‎ ‎ (4)你持何种观点，你所持观点的理由是： （从化学原理加以说明）。‎ ‎ - 5 -‎ 第四单元 电解原理及其应用答案 一、自我探究 ‎1． 在水溶液中或熔化状态下，化合物。‎ ‎2．在水分子的作用下，熔融，自由移动的离子。‎ ‎3．无规则，定向，电解。‎ ‎4．电池：①、③、⑤ 电解池：⑥、⑦‎ ‎ ⑴ 两个相互联接（或互相接触）活泼性不同的两极；与两极接触的电解液；负；正。‎ ‎ ⑵ 外电源，两导电电极，与两接触的电解液；阳，阴。‎ ‎ （3）化学能，电能，化学能；氧化—还原反应。‎ ‎5．依据电解，原电池原理，在烧杯中Zn逐渐溶解，C棒上有气体析出。‎ 右烧杯中，右边C棒上有Cu析出，左边有气体析出。‎ ‎ 负极：Zn-2e = Zn 2＋ 阳： 2Cl－ —2e = Cl2↑‎ ‎ 正极：2 H＋ +2e = H2↑ 阴： Cu 2＋ +2e = Cu ‎ 总：Zn +2 H＋ = Zn 2＋ + H2↑ 总：Cu 2＋ +2Cl－ = Cu + Cl2↑‎ ‎6．⑴ 负，阴，还原，阳，失，氧化。⑵惰性，失去，活泼性。‎ ‎7．阳，电镀，不变。‎ ‎8．铜化学性质较不活泼，不易被氧化腐蚀，铜又光亮、美丽。加快金属的腐蚀。‎ ‎[评价]‎ ‎1．B 2．B 3．B 4．D 7．C 8．AC 9．A 10．CD 11．B ‎12．（1）Cu2+ + 2H2O Cu(OH)2 + H+ ‎ ‎（2）电解时，溶质CuCl2减少，溶液浓度减少，导致PH值升高。‎ ‎（3）pH先降低，然后趋于稳定、pH值。‎ ‎（4）“实验派”观点正确。电解产生的Cl2溶于水并与水反应生成两种酸，会使PH值降低，Cl2饱和后，pH值不再变化。‎ ‎ - 5 -‎