2013-2014学年高中化学 4.3.1电解池(1)导学案 新人教版选修4

稀H 2SO 4

稀H 2SO 4

璃第四章 第三节 电解池（第1课时）

【学习目标】 1．理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法 2．了解氯碱工业，电镀，冶金的原理 3．掌握电解电极方程式的书写。 【学习重点】 电解原理及应用 【学习过程】

[知识回顾] 1、电解质是指在 能够导电的化合物。

2、电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________的过程。

3、原电池是_______ _____的装置 。

4、写出下列物质的电离方程式

CuCl 2 H 2O NaHSO 4 CH 3COONH 4 给经检验该物质是 。阳极上： ， 经检验该物质是 。 两支电极上发生的反应为：

阳极： 。反应类型： 反应。 阴极： 。反应类型： 反应。 总反应式： 。

过程分析：CuCl 2溶液能导电是因为存在 ，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作 移动，根据 相互吸引的原理，带负电的氯离子向 极移动，在阳极，氯离子失去电子被 为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向 极移动，在阴极铜离子获得电子被 成铜原子，覆盖在阴极上。

2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。

所用电流一般为直流电还是交流电较好？ ！该过程中 能转化为 能！ 这是一个物理过程还是一个化学过程？ 过程！显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。

3、电解池：将 能转化为 能的装置。 构成电解池的条件：

① ② ③ ④ 练习1：判断下列装置是否属于电解池：

稀H 2SO 4

稀H 2SO

4

区分原电池与电解池的方法：有外接电源的为电解池；没有外接电源的则为原电池。

2的电解池装置中，电子流动方向从电源的 极沿着导线到达 极，从 极沿着导线回到电源的 极。

在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？ 。溶液中的 在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电子；溶液中的 在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。就是说：在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。

对CuCl 2溶液而言，溶液中是否只有Cu 2+和Cl －两种离子呢？ 。水电离出少量的H ＋和OH －

在电场作用下是否也要做定向移动呢？ 。通电时，溶液中的 两种离子都要向阴极移动， 都要向阳极移动。 二、电解原理的应用：

1、氯碱工业：通过电解 可制得 、 和 ，三种重要的工业原料。 电极反应方程式：

阳极： （Cl -- 比OH --

易失电子）

阴极： （H +比Na +

易得电子）

总方程式 2、电镀：

电镀是 的方法。 电镀时，通常把 作阴极，把 作阳极， 用含有 作电镀液。

电镀的目的是： 铜的精炼

电解时，通常把 作阴极，把 作阳极，

用含有_____________________________作电镀液。

粗铜中的多数杂质沉积在电解槽底部，形成

思考：粗铜中含有Au、Ag、Zn、Ni等杂质，为什么在电解精炼时，这些杂质不能在阴极析出？

电冶金

对于___、_____、_____、_______这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。

工业上用电解_____________的方法制取金属钠，方程式 _____________________________

工业上用电解_____________的方法制取金属镁，方程式 _____________________________

工业上用电解_____________的方法制取金属铝，方程式 _____________________________

【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）

【基础达标】

1．关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是( )

A．原电池中失去电子的一极为负极

B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极

C．原电池中相对活泼的一极为正极

D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极

2．下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中错误的是( )

A．电解饱和食盐水

阴极：Na＋＋e－===Na

B．电镀铜时(电解质溶液为CuSO4溶液)

阳极：Cu－2e－===Cu2＋

C．电解熔融NaCl

阴极：Na＋＋e－===Na

D．电解NaOH溶液

阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

3.

右图，是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断正确的是( )

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，氯离子浓度不变

4．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( )

A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变

B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小

C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2

D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1

5．用铂作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量水，能使溶液和电解前相同的是( )

A．CuSO4 B．H2SO4 C．CuCl2 D．NaCl

6．用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有H 2和O 2生成，则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( )

①该溶液的pH 可能增大；②该溶液的pH 可能减小；③该溶液的pH 可能不变；④该溶液的浓度可能增大；⑤该溶液的浓度可能不变；⑥该溶液的浓度可能减小

A ．①②③

B ．①②③④

C ．①②③④⑤

D ．全部

7．在同温同压下，用惰性电极在U 形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是( )

A ．饱和食盐水

B ．CuCl 2溶液

C ．CuSO 4溶液

D ．NaOH 溶液

8．在水中加等物质的量的Ag ＋、Pb 2＋、Na ＋、SO 2－4、NO －3、Cl －

，将该溶液放在用惰性电极作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为( )

A ．35.5∶108

B ．16∶207

C ．8∶1

D ．108∶35.5

9．为将反应2Al ＋6H ＋===2Al 3＋

＋3H 2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( )

10．用惰性电极电解V L ASO 4的水溶液，当阴极上有m g 金属析出(阴极上无气体产生)时，阳极上产生x L 气体(标准状况)，同时溶液的pH 由原来的6.5变为2.0(设电解前后溶液体积不变)。则A 的相对原子质量的表示式为( )

①100m V ②200m V ③22.4m x ④11.2m x

A ．①②

B ．②④

C ．①④

D ．③④ 【拓展提高】

11.下图中电极a 、b 分别为Ag 电极和Pt 电极，电极c 、d 都是石墨电极。通电一段时间后，在c 、d 两极上共收集到 336 mL (标准状态)气体。回答：

(1)直流电源中，M 为__________极。

(2)Pt 电极上生成的物质是________，其质量为 ________g 。

(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b 、c 、d 分别生成的物质的物质的量之比为2∶______∶________________________________________________________________________

∶________。

(4)AgNO 3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，AgNO 3溶液的pH______，硫酸的浓度__________，硫酸的pH________。

(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g 。

12．铅蓄电池是典型的可充电型电池，电池总反应式为Pb ＋PbO 2＋4H ＋＋2SO 2－

4

2PbSO 4＋2H 2O

请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：

(1)放电时：正极的电极反应式是

________________________________________________________________________； 电解液中H 2SO 4的浓度将变______；当外电路通过1 mol 电子时，理论上负极板的质量增加____g 。 (2)在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时，若按图连接，电解一段时间后，则在A 电极上生成________，电极反应：_______________________________________

________________________________________________________________________， B 电极上生成________，电极反应：__________________________________ ____________，此时铅蓄电池的正、负极的极性将________。

【参考答案】

1．C 2.A 3.C 4.D 5.B 6.C 7.A

8．C [溶液中的六种离子，有四种发生反应生成沉淀，Ag ＋＋Cl －===AgCl ↓、Pb 2＋＋SO 2－

4===PbSO 4

↓，最后溶液就成了NaNO 3溶液；而电解NaNO 3溶液，实质就是电解水，电解方程式为：2H 2O=====电解

2H 2

↑＋O 2↑。氧化产物和还原产物的质量之比为m (O 2)∶m (H 2)＝(1 mol ×32 g ·mol －1

)∶(2 mol ×2 g ·mol －1

)＝8∶1，即C 项正确。]

9．B [A 项电解质溶液为NaOH ，Al 与之反应实质不是与H ＋反应，生成产物是AlO －2而不是Al 3

＋

；C 项Al 与稀HNO 3反应产生的为NO ；D 项为电能转变为化学能。]

10．B [电解离子方程式为：2A 2＋＋2H 2O=====电解2A ＋O 2↑＋4H ＋。由于阳极OH －

放电，破坏水的电

离平衡，造成c (H ＋)增大，使溶液酸性增强，pH 减小。溶液中氢离子变化的物质的量为：Δn (H ＋

)

≈0.01 mol ·L －1×V L ＝0.01V mol ，根据电解离子方程式得：n (A)＝12n (H ＋

)＝12

×0.01V mol ＝0.005V

mol ，则A 的相对原子质量M (A)＝m g 0.005V mol ＝200m V g ·mol －1

，故②项正确；根据电解离子方程式

还可得：n (A)＝2n (O 2)＝2×x L 22.4 L ·mol －1＝

x 11.2 mol ，则A 的摩尔质量M (A)＝m g ÷x 11.2 mol ＝11.2m

x

g ·mol －1

，故④项正确。]

11．(1)正 (2)Ag 2.16 (3)2 1

2

1

(4)不变 不变 增大 减小 (5)45.18

12．(1)PbO 2＋2e －＋4H ＋＋SO 2－

4===PbSO 4＋2H 2O 小 48

(2)Pb PbSO 4＋2e －===Pb ＋SO 2－4 PbO 2 PbSO 4＋2H 2O －2e －===PbO 2＋4H ＋＋SO 2－

4 对换

解析 (1)放电时正极上发生还原反应，由总电池反应知，发生还原反应的物质为PbO 2，产物为

PbSO 4，同时消耗H 2SO 4，故正极反应式为PbO 2＋2e －＋4H ＋＋SO 2－

4===PbSO 4＋2H 2O 。

(2)当完全耗尽PbO 2和Pb ，装置按图连接时，A 极为电解池的阴极，电解质溶液中PbSO 4产生的Pb

2＋

在此极上得电子，发生还原反应：PbSO 4＋2e －===Pb ＋SO 2－

4；而B 极为电解池的阳极，电极反应可由总电池反应2PbSO 4＋2H 2O=====充电Pb ＋PbO 2＋4H ＋＋2SO 2－4减去阴极反应得到PbSO 4＋2H 2O －2e －

===PbO 2＋

4H＋＋SO2－4。