1、 选修4第1章第2节电能转化为化学能-电解导学案1【学习目标】1.通过运用电解原理分析食盐水的电解、铜的精炼,培养综合运用微粒观和利用氧化还原反应原理来分析电解中各种微粒运动的意识,从而了解这些复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值。2.通过探究电镀,了解电镀的应用及其特殊性,从而学习科学探究的基本方法,通过探究体验,提高分析能力、动手能力。来【学习过程】一、电解原理的应用1. 电 解 食 盐 水 制 备 烧 碱、 氢 气 和 氯 气装置2现象(1)阳极上：产生 色气体。(2)阴极上：产生 气体，溶液变 色。3原理分析及电极反应电解时， 移向阳极，Na、H移向 极。(1)阳极离子放电顺序：
2、。电极反应： ，氧化反应。(2)阴极离子放电顺序： 。电极反应： ，还原反应。4电池反应化学方程式： 。离子方程式： 。二、探究升华思考探究按下图所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水(同时滴入几滴酚酞)。问题思考：1.实验所用的电极材料为石墨，能否更换为活泼金属材料？2.用惰性电极电解饱和食盐水的过程中，收集到的Cl2的体积一般少于H2的体积，请分析原因。3.接通电源后，哪个电极附近的颜色发生了变化？为什么？4. 认知升华（1）电解饱和食盐水的过程中，H在阴极上得电子而生成 ，因水电离产生的 数目相等，消耗了H后，使阴极区溶液中c(OH)c(H)，所以阴极区溶液呈 性。（2）在
3、氯碱工业中，采用了离子交换膜，离子交换膜将电解槽隔成 ，它只允许阳离子(Na)通过，而阻止 通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。三、铜 的 电 解 精 炼 和 电 镀1装置2粗铜成分(1)主要成分： 。(2)杂质金属：比铜活泼的有 等。不比铜活泼的有 等。3电极反应4.电镀（1）定义：应用 原理，在金属表面镀上一薄层金属或合金的方法。（2）目的：增强金属的 能力、耐磨性或改善金属制品的外观。（3）根据电解原理，设计在铁钉上镀铜的实验方案电镀原理阳极：Cu2e=Cu2阴极：Cu22e=Cu电镀方案电极材料
4、阳极：铜片阴极：铁钉电镀液CuSO4溶液镀件铁钉 思考探究5.电镀与电解精炼铜的区别与联系电镀铜实验装置铜的精炼实验装置问题思考：(1)以上两装置的电极反应有何异同？ (2)电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度如何变化？ (3)若给铁制品上镀上一层锌，你选择哪些溶液作电解液？锌及铁制品各与直流电源的什么电极相连接？ 认知升华电镀池与精炼池的区别与联系电镀池精炼池定义应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置利用电解原理提纯金属的装置装置举例形成条件镀层金属作阳极接直流电源正极，镀件接直流电源负极，作阴极电镀液必须是含有镀层金属离子的盐溶液形成闭合回路不纯金属作阳极，纯金属作阴极含该金
5、属离子的可溶盐溶液作电解质溶液直流电源形成闭合回路电极反应(以铁上镀锌为例)阳极：Zn2e=Zn2阴极：Zn22e=Zn(以精炼铜为例)阳极：Cu(粗铜)2e=Cu2(主要)阴极：Cu22e=Cu(精铜)联系电镀池和精炼池是特定条件下的电解池导学案参考答案一、2. （1）黄绿（2）无色红3. Cl、OH； 阴（1）ClOH 2Cl2e=Cl2（2）HNa 2H2e=H24. 2NaCl2H2O2NaOHCl2H22Cl2H2O2OHCl2H2二、1. 【提示】阴极可以更换为活泼金属材料，但不能更换为金属铝等可以与强碱发生反应的金属电极；阳极必须用惰性电极。2. 【提示】Cl2在水中的溶解度比H
6、2大，且Cl2会与电解产生的NaOH反应而消耗。3. 【提示】接通电源后，阴极区溶液变红色。原因：H2O电离出的H放电，使c(OH)增大，即阴极区产生碱，使酚酞变红色。4. （1）H2 H与OH 碱 （2）阴极室和阳极室 阴离子(Cl、OH)和气体 三、2. （1）Cu（2）Zn、Fe、Ni ；Ag、Au、Pt（3）（4） 4. （1）电解（2）抗腐蚀（3）（4）5. （1）【提示】阴极均发生反应：Cu22e=Cu；阳极反应不同。电镀池阳极：Cu2e=Cu2，精炼池阳极：Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2。（2）【提示】由于阳极上溶解的金属为Fe、Zn、Cu
7、等，而在阴极上只有Cu析出，根据电子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO4的浓度逐渐减小。（3）【提示】ZnCl2溶液或ZnSO4溶液或Zn(NO3)2溶液。锌与直流电源正极相连，铁制品与直流电源的负极相连。四、检测题1. 用下图所示装置除去含CN-、Cl-、废水中的CN-时，控制溶液pH为910，阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体，下列说法不正确的是（ ）A. 可以用石墨作阳极，铁作阴极B. 阳极的电极反应式为：Cl-+2OH-2e-=ClO-+H2OC. 阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-D. 除去CN-的反应：2CN-+5ClO-+2
8、H+=N2+2CO2+5Cl-+H2O2. 一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输H+。下列叙述错误的是()A. Pb电极b为阴极B. 阴极的反应式为：N2+6H+6e=2NH3C. H+由阳极向阴极迁移D. 陶瓷可以隔离N2和H23. 用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是()A. 待加工铝质工件为阳极B. 可选用不锈钢网作为阴极C. 阴极的电极反应式为： D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动4. 将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是 ( )A. Cu 电极上发生氧化反应 B. 电子沿 ZnabCu 路
9、径流动C. 片刻后可观察到滤纸a点变红色 D. 片刻后甲池中c（SO42-）增大5. 一种充电电池放电时的电极反应为：H2+2OH-2e-=2H2O；NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 ()A. Ni(OH)2的氧化 B. NiO(OH)的还原 C. H2的氧化 D. H2O的还原6. 某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述中正确的是A. 铅笔端作阳极，发生还原反应B. 铂片端作阴极，发生氧化反应C.
10、 铅笔端有少量的氯气产生D. a点是负极，b点是正极参考答案1. 【解析】A、根据电解的原理，铁作阳极时，铁失电子，参与反应，但根据题中信息，铁不参与反应，因此铁作阴极，故A说法正确；B、根据信息，环境是碱性，利用ClO氧化CN，因此阳极反应式为Cl2OH2e=ClOH2O，故B说法正确；C、根据电解原理，阴极上是阳离子放电，即2H2e=H2，故C说法正确；D、CN被ClO氧化成两种无毒的气体，即为N2和CO2，环境是碱性，不能生成H，故D说法错误。电极反应式的书写或氧化还原反应方程式的书写，一定看清楚溶液的环境，如本题溶液是碱性环境，H不能大量共存，因此D选项错误。【答案】D2. 【解析】A
11、、此装置为电解池，总反应是N23H2=2NH3，Pd电极b上是氢气发生反应，即氢气失去电子化合价升高，Pd电极b为阳极，故A说法错误；B、根据A选项分析，Pd电极a为阴极，反应式为N26H6e=2NH3，故B说法正确；C、根据电解的原理，阴极上发生还原反应，即有阳极移向阴极，故C说法正确；D、根据装置图，陶瓷隔离N2和H2，故D说法正确。【答案】A3. 【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H放电，即2H2e=H2，故C说法错误；D、根据电解原
12、理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。【答案】C4. 【解析】A、Cu作正极，发生还原反应，故A错误；B、a到b没有电子通过，只有阴阳离子的通过，故B错误；C、锌作负极，a作阴极，电极反应式为2H2e=H2，此电极处产生OH，a点变红色，故C正确；D、SO42不参与反应，因此c(SO42)保持不变，故D错误。【答案】C5. 【解析】电池充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，电池充电时，电极反应式是电池放电时电极反应式的逆过程，即Ni(OH)2被氧化，H2O被还原，故选项A正确。充电电池充电时，应注意电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，充电时，电极反应式是电池放电时电极反应式的逆过程，电极不能接反。【答案】A6. 【解析】铅笔在滤纸上写字，出现红色字迹，说明铅笔端产生OH-，则铅笔端为阴极，H+放电发生还原反应生成H2，故A项错；铂片作阳极发生氧化反应，故B项错；铅笔端产生H2而不是Cl2，故C项错。【答案】D
