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高三一轮复习 电解原理及其应用 教学案

发布时间:2017-03-01 点击数: 字号:- 小 + 大【收藏】【打印文章】
 

电解原理及其应用(第一课时)

学习目标1理解电解池的工作原理,准确判断电解装置的阴、阳极。

2、学会书写电极反应和电解池反应方程式。

3、掌握电解前后溶液浓度和pH的变化。

4、学会运用得失电子守恒原理进行简单计算。

一、电解池的工作原理

[1]某中学化学兴趣小组,实验探究电解池的工作原理,设计装置如下图:

请完成下列表格,并讨论问题组:

电解池电极名称

电极反应及类型

实验现象

极(与外加电源 极相连)

Cu2++2e-=Cu还原反应)

石墨棒上覆盖一层红色物质

极(与外加电源 极相连)

2Cl--2e-=Cl2氧化反应)

有气泡产生,气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝

问题组1、电解池的能量转换形式?

2、电解池的构成条件?

3、电解池中电子和离子的移动方向?

4、电解CuCl2溶液中的离子种类及离子放电顺序?

 5、电解池与原电池的异同点?

电解池

原电池

能量转换

电能→化学能

化学能→电能

电子流向

阳极→电源→阴极

负极→导电→正极

电流流向

阴极→电源→阳极

正极→负极

电极反应类型

阳极:氧化反应

负极:氧化反应

阴阳离子移动方向

阳离子移向阴极

阳离子移向正极

总反应是否自发

非自发

自发

[即时巩固1]2011·广东高考·12)某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是(  D  

Aab不连接时,铁片上会有金属铜析出

Bab用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2+2e-= Cu

C.无论ab是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色

Dab分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2向铜电极移动

二、电极产物的判断和电极反应式的书写

自主阅读1电解池中放电顺序(一般规律)

   阳极:若是惰性电极(如 AuPt、石墨等):

        阴离子 放电,放电顺序(失电子能力)为S2-> I > Br> Cl> OH > 含氧酸根         若是活性电极(如 CuFeAg等,除惰性电极外):  电极本身 放电

   阴极:不管是惰性电极还是活性电极,都是 阴离子  放电,放电顺序(得电子能力)为Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

                  (酸电离出的)          (水电离出的)  (在水溶液中不放电)

   注意:①阳离子放电顺序与金属活动性基本相反②电镀条件下Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+

2、书写电解反应的一般步骤:

第一步:看阳极材料是否为活性电极,若为活性电极则不考虑阴离子放电。

第二步:明确溶液中存在哪些离子(包括水的电离)、并分成阳离子组和阴离子组。

根据放电顺序,书写电极反应式,遵循原子和电荷、电子守恒。

OH-放电,阳极反应式为4OH--4e-=O2+2H2O;若H+放电,阴极反应式为2H++2e-=H2

第三步:若参与放电的H+OH-来自于水中,阳极可写为:2H2O -4e-=O2+4H+,阴极可写为:2H2O +2e-=H2+2OH-,书写总离子方程式时应该用(弱电解质)代替H+OH-

[2]惰性电极电解水溶液有四种基本类型,请完成表格中电极反应式及总反应式,并讨论问题组:

类型

电解质(水溶液)

电极反应式及总反应式

电解水

含氧酸(如H2SO4

阳极:4OH--4e-=O2+2H2O

阴极:4H++4e-=2H2

总反应式:2H2O 2H2+O2

强碱(NaOH)

活泼金属的含氧酸盐

(Na2SO4)

电解电解质

盐酸

阳极:2Cl--2e-=Cl2

阴极:2H++2e-=H2

总反应式:2HCl H2+Cl2

不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2

阳极:2Cl--2e-=Cl2

阴极:Cu2++2e-=Cu

总反应式:CuCl2 Cu+Cl2

H2生碱

活泼金属的无氧酸盐

(如NaCl

阳极:2Cl--2e-=Cl2

阴极:2H++2e-=H2

总反应式:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2

2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2

O2生酸

不活泼金属的含氧酸盐

(如CuSO4

阳极:4OH--4e-=O2+2H2O

阴极:2Cu2++4e-=2Cu

总反应式:2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4

2Cu2++2H2O 2Cu+O2+4H+

问题组1在上述电解反应中,产生O2的一定是电解池的哪个电极?电解何种类型的电解质溶液一定有O2产生?阳极,电解水型、O2生酸

2、电解时两极pH均有明显变化,但搅拌后溶液pH不变的是何种电解质溶液?

如:电解水型中的Na2SO4溶液

3pHa的某电解质溶液中,插入两支惰性电极,通直流电一段时间后,溶液的pHa,则该电解质可能是( A                                              

ANaOH      BH2SO4      CAgNO3      DNa2SO4

4、用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定量的另一种物质(括号内物质),电解液基本不变(可以复原)的是( C                       

ACuCl2(CuSO4)  BNaOH(NaOH)   CNaCl(HCl)    DCuSO4[Cu(OH)2]

[即时巩固2] (2008·全国理综10)右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极ab附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是       ( D )

A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的

B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体

Ca电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色

Da电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色

、有关电解池的计算

常用方法:电解反应式、关系式、电子守恒法

 [3] (1)左边烧杯为  原电池 装置,右边烧杯为  电解池  装置。

 (2)请写出两装置中的电极反应式和总反应式。

左边:正极 Cu2++2e-=Cu       右边:阳极 2Cl--2e-=Cl2

      负极 Zn-2e-=Zn2+             阴极 2H++2e-=H2

        Zn+Cu2+=Zn2++Cu      2KCl+2H2O 2KOH+H2+Cl2

 (3)Zn减轻0.65g时,左边烧杯的碳棒增重 0.64   g

    右边烧杯的左边碳棒为   极, 产生的气体为   0.01   mol

右边烧杯的右边碳棒为   极,在标状下产生的气体为 224   mL

 注意:当多池串联无外接电源时:  有自发氧化还原反应的为原电池,其余的为电解池                                        

[即时巩固3]将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解,通电一段时间后,某一电极增重0.032 g(设电解时该电极无氢气析出,且溶液体积无变化)。此时溶液的pH值为 1   【自主练习】

1.2011·全国卷I·10用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的( C

A. CuSO4        B. H2O        C. CuO      D. CuSO4·5 H2O

石墨

Cu

直流电源

NaOH溶液

电解

2、(2009.安徽理综)Cu2O是一种半导体材料基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下电解总反应2Cu+H2O====Cu2O+H2。下列说法正确的是 A   

A、石墨电极上产生氢气        B、铜电极发生还原反应

C、铜电极接直流电源的负极

D、当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成

3如图abcd均为石墨电极,通电进行电解(电解液足量)。下列说法正确的是(A

A.甲中a的电极反应式为:4OH--4e-=O2+2H2O

B.电解时向乙中滴入酚酞溶液,c电极附近变红

C.向乙中加入适量盐酸,溶液组成可以恢复

D.当b极有64 g Cu析出时,c电极产生2 g气体

4、溶液中含有两种溶质:氯化钠和硫酸,物质的量之比为3:1,用石墨作电极电解该溶液时,根据反应产物可明显分为三个阶段,则下列叙述不正确的是(D 

A.阴极只析出氢气  

B.阳极先析出氯气后再析出氧气

C.电解最后阶段为电解水

D.电解过程中溶液的pH不断增大,最后为7

(编辑:tzezwgl)

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