高中人教版 (2019)第二节 电解池优秀导学案

这是一份高中人教版 (2019)第二节 电解池优秀导学案，共4页。学案主要包含了电解池，电解原理的应用等内容，欢迎下载使用。

（一）电解的定义：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
（二）电解池的定义：将电能转变为化学能的装置，也称电解槽
（三）构成条件：两极一液一电源，氧化还原是条件
注：电解法是一种强氧化还原手段，可以完成一个不自发的氧化还原反应
1、两极
（1）阴极——负极——阳离子——还原反应
（2）阳极——正极——阴离子——氧化反应
注：阳极分为两种：（1）活性电极：电极自身放电即电极自身发生氧化反应，如：Fe、Cu、Ag
（2）惰性电极：电极自身不反应，由电解质中的阴离子发生氧化反应。如：Au、Pt、C
2、电解质溶液
3、外接电源
4、能发生氧化还原反应：可以是自发的反应，也可以是非自发的反应
（四）工作原理（以电解CuCl2溶液为例）
注：放电：离子得失电子发生氧化还原反应的过程
（五）电极的放电顺序
1、阳极：
（1）活性电极：Fe、Cu、Ag。反应方式：M-ne-=Mn+
Fe-2e- =Fe2+ 、Cu-2e- =Cu2+、Ag-e- =Ag+
（2）惰性电极：Au、Pt、C。溶液中的阴离子放电
常见放电顺序：活性电极>S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-
2I-2e-=I2 2Br-2e-=Br2 2Cl-2e-=Cl2 2H2O—4e-=4H++O2↑
2、阴极：
常见阳离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
最常见的阴极产物有Ag、Cu、H2
Ag++e-= Ag Cu2++2e-=Cu 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-
注：在电镀时，通过控制条件，Fe2+和Zn2+的得电子能力会强于酸中的H+，即浓度越大，得电子能力越强
（六）电解方程式的书写
看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应
注：1、必须在总反应方程式的“==”上标明“通电”或“电解”
2、只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物，无关的不写
（七）惰性电极电解规律
注：常考的电解池反应式：惰性电极的情况下，电解强碱、含氧酸、活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）、HCl、CuCl2、
NaCl、MgCl2、CuSO4、AgNO3
1、惰性电极的情况下，电解强碱、含氧酸、活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）：
阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑ 总反应：2H2O2H2↑+O2↑
2、惰性电极的情况下，电解HCl：阴极：2H++2e-=H2↑ 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 总反应：2HClH2↑+Cl2↑
3、惰性电极的情况下，电解CuCl2溶液：阴极：Cu2++2e-=Cu 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 总反应：CuCl 2Cu+ Cl2↑
4、惰性电极的情况下，电解NaCl溶液：
阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 总反应：2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-
5、惰性电极的情况下，电解MgCl2溶液：
阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 总反应：Mg2++2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+ Mg (OH)2
6、惰性电极的情况下，电解CuSO4溶液：
阴极：Cu2++2e-=Cu 阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑ 总反应：2Cu2++2H2O2Cu+4H++O2↑
7、惰性电极的情况下，电解AgNO3溶液：
阴极：Ag++e-= Ag 阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑ 总反应：4Ag++2H2O4Ag +4H++O2↑
（八）电解池与原电池的比较
小结：原电池与电解池的电极反应：负阳氧，正阴还
原电池的离子走向：正向正，负向负；电解池的离子走向：阴阳相吸
二、电解原理的应用
（一）氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱和氯气
1、原理： 阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑
总反应：2Cl―+2H2O2OH―+Cl2↑+H2↑
2、现象及检验：
阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞——变红
阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝
3、阳离子交换膜的作用
（1）将电解池隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子（Na+、H+）通过，而阻止阴离子（Cl-、OH-）和气体通过
（2）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
（二）电镀
1、定义：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加工工艺
2、目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度
3、电镀池的构成：
阴极：待镀金属——镀件
阳极：镀层金属（通常是一些在空气或溶液里不易起变化的金属（如Cr、Ni、Ag和合金（如黄铜）））
电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液
4、实例：铁上镀铜
5、特点：一多一少一不变
一多：阴极上有镀层金属沉积
一少：阳极上镀层金属溶解
一不变：电解质溶液浓度不变
（三）电解精炼铜
1、装置：如图
2、原理：
阳极：Cu—2e-=Cu2+
（Zn—2e-=Zn2+、Fe—2e-=Fe2+、Ni—2e-=Ni2+）
阳极泥成分：Au、Ag
阴极：Cu2++2e-=Cu
（电解质溶液浓度减小，因为mCu（溶解）< mCu（析出））
（四）电冶金
1、金属冶炼：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。Mn++ne-=M
2、特点：电解是最强有力的氧化还原手段
3、适用范围：制取活泼金属单质。如：Na、Ca、Mg、Al等
4、实例：电解熔融NaCl制备单质Na
阴极：Na++e-=Na 阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑ 总反应：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑
5、常见金属的冶炼方法：
电极名称
阴极
阳极
电极材料
石墨
石墨
电极反应
Cu2++2e-=Cu
2Cl-—2e-=Cl2↑
反应类型
还原反应
氧化反应
总反应
CuCl 2Cu+ Cl2↑
反应现象
有红色物质产生
有刺激性气味的气体，使湿润的淀粉KI试剂变蓝
电子流向
负极→阴极，阳极→正极
电流流向
正极→阳极，阴极→负极
离子走向
阳离子→阴极，阴离子→阳极
类型
电极反应特点
物质类型及实例
电解对象
电解质浓度变化
pH值
变化
恢复原浓度的方法
电解
水型
阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
强碱（NaOH）
水
增大
增大
水
阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑
含氧酸（H2SO4）
减小
2H2O2H2↑+O2↑
活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）
不变
自身电解型
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电
无氧酸（HCl）
电解质本身
减小
增大
加电解质本身
不活泼金属无氧酸盐（CuCl2）
放氢生碱型
阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH- 生成碱
活泼金属的无氧酸盐（NaCl、MgCl2）
电解质和水
生成新电解质，原电解质浓度减小
增大
加氯
化氢
阳极：电解质阴离子放电
放氧生酸型
阴极：电解质阳离子放电
不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4、AgNO3）
电解质和水
生成新电解质，原电解质浓度减小
减小
加对应的氧化物（CuO）
阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑
生成酸
原电池
电解池
能量转化
化学能→电能
电能→化学能
反应能否自发进行
自发进行的氧化还原反应
非自发进行的氧化还原反应
构成装置
两极、电解质、导线
两极、电解质、电源
电极名称
负极
正极
阴极（与负极相连）
阳极（与正极相连）
电极反应
失电子—氧化反应
得电子—还原反应
得电子—还原反应
失电子—氧化反应
电子流向
负极→外电路→正极
负极→阴极，阳极→正极
电流流向
正极→外电路→负极
正极→阳极，阴极→负极
离子流向
阳离子→正极，阴离子→负极
阳离子→阴极，阴离子→阳极
电解法（熔融态）
热还原法（常见还原剂：C、CO、H2、Al）
热分解法
物理方法
K、Ca、Na、Mg、Al
Zn、Fe、Sn、Pb、Cu
Hg、Ag
Pt、Au