高中化学电解池教案及习题(附答案)

第2节电能转化为化学能——电解

知识与能力：

1.通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生掌握电解、电解池概念，清晰地建立起电极

反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极；

2.通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练，了解这些较复杂体系中所发生

的反应以及电解的实用价值；

3.通过学习电镀的内容，使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法，并

进一步体会电解对人类社会的重要贡献；

4.通过活动探究，提高学生的实验能力和分析能力；

5.从能量的角度理解化学科学的重要性。

过程与方法：

采用问题驱动的方法，经联想质疑中熟知的反应切入提出问题，将学生引入本节学习；以已知离子在电场中的定向移动为起点，从而分析具体反应中阴阳离子的移向，在渐进的学习中明白电解、电解池，并学会书写电极反应式；在电解原理的应用中，要让学生明白规律是有条件限制的。

情感、态度与价值观：

进一步体会化学的魅力，激发对学习的兴趣；了解方法的重要意义，明白将来实现的重要价值。

教学重点：电解原理、电极反应

教学难点：阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式

课时安排：共5课时（新课3课时，复习练习2课时）

教学过程：

（第一课时）

【联想?质疑】已知金属钠与氯气反应的热化学方程式：

2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) △H= —822.3kJ?mol—1如果要真个反应反方向进行，则需要

外界提供能量，那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量。

【学生】电能。

【提问】那么这样的反应是什么能转化为什么能？

【学生】电能转化为化学能

【教师】对，电能转化为化学能的一中重要方法就是电解，下面我们就来学习电解。首先我们来以电解熔融NaCl了解一下电解的原理

【板书】一、电解的原理

【阅读交流】

1）、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？

2）、通电后，外电路上的电流方向怎样？

3）、接通电源后，熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动？

4）、移到两极表面的Na +、Cl -将发生什么变化？

电解熔融NaCl

【讲解】在熔融NaCl 中，存在自由移动的Na +和Cl -，做杂乱无章的运动。通电后，电子由

电源的负极流出，聚集到铁电极上。由于正负电荷相互吸引，Na +要移向铁电极，做定向移动。Na +在铁电极上得到电子，Na + + e - = Na ，发生还原反应。 电子要流向正极，那么石墨电极上哪来的电子？

【学生】思考，回答

【讲解】对，Cl -要移到石墨电极上，失去电子，2Cl - — 2e - = Cl 2↑，发生氧化反应。为了维

持电流，Cl -要不断地失去电子，不断地定向移动到石墨电极上。这样在通电的情况下NaCl 就分解成了Na 和 Cl 2，电能就转化为化学能储存在Na 和 Cl 2里面了。这个过程就称之为电解。

下面我们看看有关电解的几个概念。

【板书】（一）概念 1、电解：

【讲解】能够发生电解的装置叫电解池 【板书】2、电解池：

【提问】大家结合电解熔融NaCl 的例子，说说构成电解池的条件有哪些？ 【学生】回答

【板书】3、构成电解池的条件： （1）外加直流电源 （2）两个固体电极

【讲解】这两个电极分别叫着阴、阳极，我们来看看阴阳极是怎么定义的？ 【学生】阅读回答。

【讲解】结合电解熔融NaCl 的例子讲解。 【板书】阴极：发生还原反应的电极。 与电源“-”相连的电极， 得到电子的电极， 阳离子移到的电极。 阳极：发生氧化反应的电极。 与电源“+”相连的电极， 失去电子的电极，

熔融

阴离子移到的电极。 （3）电解质溶液或熔融电解质 （4）构成闭合的电路

【练习】1.分析下图，属于电解池的有（ ③⑥ ）

2.下列说法正确的是( ①④ )

①电解是把电能转变成化学能； ②电解是化学能转变成电能； ③电解质溶液导电是化学变化；

④任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；

【过渡】如果随便给你一个电解池，你怎么来判断电极的产物和每个电极上所发生的反应

呢？下面我们就来讲讲这个问题。

【板书】（二）电极产物的判断和电极方程式的书写

【讲解】要讲这个问题，首先我们得明白什么是电极反应，大家阅读课本了解一下。 【板书】1、电极反应： 【举例】2、电解熔融NaCl 【板书】阴极：2Na + +2 e - = 2Na

阳极：2Cl - — 2e - = Cl 2↑

总方程式：2Na + + 2Cl -

通电

2Na + Cl 2↑（离子方程式）

2NaCl 通电

2Na + Cl 2↑（化学方程式）

【举例】电解CuCl 2的电极反应的书写。

电解CuCl 溶液 【讲解】对于电极方程式的书写有个一般步骤： 【板书】（1）明确电解液中存在的离子

电荷要守恒

Cu 2+ H +

Cl -

OH -

e -

e -

石墨电极

石墨电极

CuCl 2溶液

【提问】CuCl2溶液中存在哪些自由移动的离子？

【学生】回答

【过渡】对于阳离子，到底是Cu2+先得到电子，还是H+先得到电子呢？这就涉及到离子的放电顺序的问题了，大家阅读课本，了解以下离子的放电顺序。

【学生】阅读课本。

【板书】（2）是哪些离子得失电子

放电顺序：

阴极：阳离子得电子顺序：

Ag+>Hg2+> Fe3+>Cu2+> H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+（水）Al3+>Mg2+>Na + >Ca2+> K+

阳极：阴离子失电子顺序：活性电极﹥阴离子。即：

Cu>Hg >Ag>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（NO3－、SO42－含氧酸根）>F-

【讲解】那么大家根据放电顺序写出该电解的阴阳两极的电极方程式。

【练习】1.书写用石墨做电极电解硫酸的电极方程式和电解池方程式。

2.用惰性电解Fe2(SO4)3和Cu(NO3)2的混合溶液，写出电解的电极方程式。

【作业】用石墨做电极，电解H2SO4溶液NaSO4溶液NaOH溶液HgCl2溶液CuSO4溶液KI 溶液,分别写出电解的电极方程式和总方程式。

为下节课讲电解的几种类型作铺垫！

【板书设计】

一、电解的原理

（一）概念

1、电解：

2、电解池：

3、构成电解池的条件：

（1）外加直流电源

（2）两个固体电极

阴极：发生还原反应的电极。

与电源“+”相连的电极，

得到电子的电极，

阳离子移到的电极。

阳极：发生氧化反应的电极。

与电源“—”相连的电极，

失去电子的电极，

阴离子移到的电极。（3）电解质溶液或熔融电解质（4）构成闭合的电路

（二）电极产物的判断和电极方程式的书写阴极：2Na+ +2 e- = 2Na

阳极：2Cl-— 2e- = Cl2↑

总方程式：2Na+ + 2Cl-通电

2Na + Cl2↑（离子方程式）

2NaCl 通电

2Na + Cl2↑（化学方程式）

（1）明确电解液中存在的离子

（2）是哪些离子得失电子

放电顺序：

阴极：阳离子得电子顺序：

Ag+>Hg2+> Fe3+>Cu2+> H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+（水）Al3+>Mg2+>Na

+ >Ca2+> K +

阳极：阴离子失电子顺序：活性电极﹥阴离子。即：

Cu>Hg >Ag>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（NO3－、SO42－含氧酸根）

（第二课时）

【复习提问】

1、什么叫电解？

2、什么叫电解池？

3、判断阴、阳极的方法有哪些？

4. 以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（B ）

A. Na2SO4

B. AgNO3

C. NaCl

D. NaOH

【讲解】电解的几种类型

（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；

（2）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；

（3）电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；

（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，放氢生碱型；

【板书】二、电解原理的应用

电解的类型：

1.电解水型

2.分解电解质型

3.放氧生酸型

4.放氢生碱型

【过渡】下面我们结合几个例子看看电解原理的应用

（一）电解食盐水

【预习提示】1、预测电解食盐水的现象是有哪些？

2、电解食盐水的产物是什么？

3、在电解食盐水时，溶液中各离子的移向何极？

4、在电解食盐水的过程中，溶液的PH值如何变化？

【学生】预习后回答

【视频】电解食盐水

【讲解并板书】现象：

电流流向：电子流向：

阴阳极反应方程式（滴加酚酞红，红色先出现在哪？）：

阴极：2H++2e-→ H2↑ 阳极：2Cl-→ Cl2↑+2e-

总方程式（阴极产物，阳极产物各是什么？）：

总反应式：2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2↑+Cl2↑ (条件:通电)

溶液PH值变化：

【学生】预习氯碱工业

【讲解】氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。

【讲解】在电解过程中，由于阴极区OH-浓度变小，水的电离平衡向生成H+和OH-的方向移动，随着H+不断变为氢原子并最终形成氢气逸出，使阴极区溶液中的OH-越来越多。用隔膜就可以阻止OH-移向阳极，则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集，由阴极溶液可以得到烧碱。还可以得到另外两种重要的化工产品—氯气和氢气。

【指导学生阅读资料在线】水的电离和离子放电顺序

【强调】离子放电顺序是对在一定条件下，离子并不都能在电极上发生反应。而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律，不同的实验条件会存在不同的顺序，规律是有条件限制的。

【阅读】工业电解食盐水制备烧碱

【课堂练习】练习册P13 1、2、4、13

【作业】P18 1

【板书设计】

二、电解原理的应用

电解的类型：