高中化学电解池教案及习题附复习资料

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：

5.电解水型

6.分解电解质型

7.放氧生酸型

8.放氢生碱型

（一）电解食盐水

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：

（第三课时）

【知识回顾】上节课我们学习了哪些知识点？

【学生】

【预习提示】1、在铜的电解精练中，阴阳极材料各是什么？能不能换成其他的材料？

2、对电解质溶液是有什么要求？

3、阴阳极反应方程式是什么？

4、可以得到什么副产物？

【学生】预习后回答

【板书】（二）铜的电解精练

【视频】铜的电解精练

【讲解并板书】现象：电流流向：电子流向：

阴阳极反应方程式：阴极：Cu2+ + 2e-→ Cu阳极：Cu→ Cu2+＋2e-

电解的副产物

（三）电镀

【预习提示】【讲解】一件表面镀有其他金属的制品，我们可以把它的结构大致分为两大部分：镀件和镀层金属。那么这个镀层金属是这么镀在这个镀件上的呢？这节课我们就来看看这个问题。

【活动探究】在铁钉上镀铜

【板书】电镀：是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

注意点: ①电极：阴极——镀件(待镀金属制品) 阳极——镀层金属或惰性电极

②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。

1.（1）a 、b哪一极为正极？

（2）若要给铁叉镀锌，a极选用什么材料？选择何种溶液？

（3）若要给铁叉镀金，a

2. 工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4

（1）电解时,应以作阴极，电解过程中

阴极附近溶液pH将会,

（2）阳极反应式为，

（3）总电解反应式为.

答案: Fe 增大MnO42——e- =MnO4—2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑

【讲解】

例一：铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)

气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.

解析：阳极4OH--4e-=2H2O+O2↑

阴极Cu2++2e- =Cu↓ 2H++2e- =H2↑

阳极转移电子的物质的量为: 0.5×4 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol.

阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0

生成H2转移的电子:0.5 ×2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.

【练习】1.用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收

集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）

A.1mol/L

B.2mol/L

C.3mol/L

D.4mol/L

2.某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·n H2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL 溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：

①金属M的相对原子质量及x、n 值；

②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。

M x+ + x e- = M

0.005mol 0.01mol 0.32g

所以：x = 2 ；Ar(M) = 64 ；n = 3 产生H+为0.01mol，pH=1

3.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的

4.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实

现该反应最为恰当的是

A B C

D

阳极石墨Cu Cu Cu

阴极石墨石墨Fe Pt

电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2O

5.按下图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，

电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后，若A极恰好

全部溶解，此时B极质量增加7.68克，溶液质量增加0.03

克，A合金中Cu、Zn原子个数比为

A 4︰1

B 3︰1

C 2︰1

D 任意比

【板书设计】

（二）铜的电解精练

现象：电流流向：电子流向：

阴阳极反应方程式：阴极：Cu2+ + 2e-→ Cu阳极：Cu→ Cu2+＋2e-

电解的副产物

（三）电镀

电镀：是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

注意点: ①电极：阴极——镀件(待镀金属制品) 阳极——镀层金属或惰性电极

②电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。

三、电解池、电解精练池、电镀池的比较 【作业】P 18 2 【教学反思】

(第四课时)

【知识总结】 【典例精析】

【例1】如右图是电解CuCl 2溶液的装置，其中 c 、d 石墨电极，则下列有关判断正确的是（C ） A.a 为负极，b 为正极 B. a 为阳极，b 为阴极

C.电解过程中，d 电极质量增加

D.电解过程中，Cl - 物质的量浓度不变

【解析】依据电流方向，可推出a 为电源正极，b 为负极，则c 是电解池的阳极，Cl －

失电子转化为Cl 2；d 是电解池的

阴极，产生Cu ，d 电极质量会增加。

【例2】.用石墨电极持续电解下列溶液（电流强度不变），阳极

上产生气体的的量可能发生如下图所示变化的是（D ） A.KI 溶液 B.Na 2SO 4溶液

电极的放电顺序

电解

电解的定

义

电解原理的应用

定义：电能转化为化学能 阴阳极的判断

电解时电极产物的判断

阳极：与电源正极相连

阴极：与电源负极相连 阳极产物的判断

阴极产物的判断

阳极：阴离子的放电顺序

阴极：阳离子的放电顺序 氯碱工业

电镀 铜的电解精练

C.CuSO4溶液

D.NaCl溶液

【解析】电解KI溶液时，I－优先在阳极失去电子生成I2，起初没有气体放出。电解Na2SO4溶液相当于电解水，在阳极生成氧气，图象中不可能出现拐点。电解CuSO4溶液时，一直是OH－在阳极失去电子生成O2，图象中同样不可能出现拐点。电解NaCl溶液时，Cl－优先在阳极失去电子生成Cl2，当Cl－消耗完时，转换为OH－放电而生成O2，每转移1mol电子，可生成0.5molCl2，但只能生成0.25molO2，也就是说，前半段斜率较大，后半段斜率较小，与图象完全吻合。

【例3】.有X、Y、Z、M四种金属，已知：X可以从Y的盐溶液中置换出Y；X和Z组成原电池时，Z为正极；Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；M的离子氧化性强于Y的离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（D）

A.X>Y>Z>M

B.X>Z>M>Y

C.M>Z>X>Y

D.X>Z>Y>M

【解析】X可以置换出Y，说明金属活动性X>Y；X和Z作原电池电极时，Z为正极，说明金属活动性X>Z；Y和Z的离子共存，Y离子先放电，说明金属活动性Z>Y；M的离子氧化性强于Y的离子，说明金属活动性MZ>Y>M。

【例4】.用指定材料做阳极和阴极来电解一定物质的量浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液复原。则合适的组合是（B）

阳极阴极溶液甲物质乙

A.Pt Pt NaOH NaOH固体

B.Pt Pt H2SO4H2O

C.C Pt NaCl 盐酸

D.粗铜精铜CuSO4Cu(OH)2

【解析】电解NaOH、H2SO4溶液，都是电解水，所以加水就可以复原，A错误；B正确；电解NaCl溶液后应加入氯化氢使之复原，如果加盐酸，会使NaCl溶液物质的量浓度减小，C错误；D选项，阳极：Cu-2e－→Cu2＋，阴极Cu2＋＋2e－→Cu，电解质溶液物质的量浓度没变，不用加任何物质。

【例5】某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（B）

A.a为正极，b为负极：NaClO和NaCl

B.a为负极，b为正极：NaClO和NaCl

C.a为阳极，b为阴极：HClO和NaCl

D.a为阴极，b为阳极：HClO和NaCl

【解析】用石墨作电极时，在阳极上应是Cl－放电，2Cl－－2e－→Cl2，在阴极上是水电离出的H＋

放电，2H＋＋2e－→H2，水电离出的H＋消耗后，产生的OH－与Cl2反应产生ClO－，则消毒液为NaClO和NaCl，如果Cl2在上端产生，则Cl2直接向外排出，不能与OH－反应，故Cl2应在下端产生，即b为电源的正极，与之相连的碳棒为阳极。

【练习讲评】

【题1】下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b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

Na2SO4溶液

气体

C. a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色

D. a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色

【解析】电解硫酸钠实质上只电解水。根据阳失氧、阴得还，可知阴极（a电极）产生氢气，阳极（b电极）产生氧气，所以a电极附近富集着氢氧根离子，使石蕊呈蓝色，4H2O+4e－→2H2↑+4OH－；而b电极附近发生2H2O－4e－→O2↑+4H+而使石蕊呈红色。

【题2】下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述中，正确的是（D）

A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的

B.金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极

C.在电解质溶液中，阴离子向阴极运动，阳离子向阳极运动

D.相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相同

【解析】在电解池中，导线和电极上是由电子的定向移动，而溶液中则靠离子的定向移动，才使整个电解池形成一个闭合回路；导线中电子的方向与电流方向相反，故电子从电解池的阳极流向电源的正极，从电源的负极流向电解池的阴极；电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；不论如何，两极上转移的电子数总是相等的。

【题3】下列叙述中不正确的是（D）

A.电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应

B.不能自发进行的氧化还原反应可通过电解实现

C.电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应

D.电解饱和食盐水时，阳极得到NaOH溶液和氢气

【解析】电解饱和食盐水时，在阳极得到氯气，在阴极得到氢气和NaOH溶液。

【题4】用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解质溶液的pH下降的是（B）

A.CuCl2溶液

B.AgNO3溶液

C.BaCl2溶液

D.H2SO4溶液

【解析】4 AgNO3＋2H2O==4Ag+O2↑+4HNO3阴极产物为Ag ，阳极产物为氧气和氢氧化