高中化学第04章电化学基础专题4.3.2电解原理的应用导学案新人教选修41126337.doc

4-3-2 电解池（第二课时）
【学习目标】
1．熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。

2．掌握电解的有关计算。

【学习重难点】
学习重点：电解方程式的书写及电解的计算
学习难点：电解方程式的书写及电解的计算
【自主预习】
1．用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是，阳极反应式是，电解的化学方程式
是。

电解后溶液的pH变化是；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是。

2．在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。

（1）若两极均为Pt电极，则阳极反应式是，阴极反应式是，
电解的化学方程式是。

（2）若两极均为铜片，则阳极反应式是，阴极反应式是，电解过程中溶液的浓度变化是。

（3）若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是，电解过程中两极的变化是。

【预习检测】
1．下列叙述中不正确的是（）
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的原理实现
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，阳极得到氢氧化钠溶液和氢气
2、若某池（电解池或原电池）的总反应离子反应式是Cu＋2H+==Cu2+＋H2↑，关于此电池的有
关说法正确的是（）
A．该池可能是原电池，也可能是电解池
B．该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸
C．该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极
D．该池只能是电解池，电解质溶液只能是硝酸
合作探究
探究活动一：电解原理的应用
1．电解饱和食盐水
（1）通电前，氯化钠溶液中含有的离子：。

通电时移向阴极，放电，移向阳极，放电。

电极反应式为
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应)
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应)
因放电，导致水的电离平衡H 2O H＋＋OH－向右移动，致使生成。

（2）电解的总反应式
化学方程式：；
离子方程式：；
工业上习惯把电解饱和食盐水叫做。

2．电解精炼铜
（1）粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。

其电解池的构成是用作阳极，用作阴极，用作电解质溶液。

（2）电极反应式：阳极为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等，阴极为Cu2＋＋2e－===Cu。

（3）电解精炼铜的原理是失去电子，产生的阳离子残留在溶液中，以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。

3．电镀
（1）根据图，回答下列问题：
①电极反应式
阳极：Cu－2e－===Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。

②可观察到的现象是。

③硫酸铜溶液浓度的变化是。

（2）电镀
①电镀是应用原理，在金属表面镀上一薄层其他或的方法。

②电镀池的构成：一般都是用作电镀液；把浸入电
镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极；与直流电源的负极相连，作阴极。

[归纳总结]
（1）氯碱工业：用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。

（2）电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。

（3）电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时Cu也会沉积)。

【学以致用】
1．某同学在做电解食盐水的实验时，误用铜棒做两极材料，请判断下列说法正确的是( ) A．完全电解后，得到CuCl2溶液
B．电解完全并放置一段时间后，得到蓝色沉淀和NaCl溶液
C．电解一段时间后，NaCl溶液浓度可能变小
D．电解后溶液中的NaCl质量一定不变
2．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示，电解总反应为：2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。

下列说法正确的是 ( )
A．石墨电极上产生氢气 B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0．1 mol电子转移时，有0．1 mol Cu2O 生成
探究活动二：电解的有关计算
1．将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。

（1）当有1．0×10－3 mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是__________。

（2）若溶液的体积为1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出5．6 mL O2时，溶液的pH是________。

2．用惰性电极电解0．1 L M(NO 3)x 的水溶液，当阴极上增重a g 时，在阳极上同时产生b L(标
准状况)O 2，从而可知M 的相对原子质量是________，溶液的pH 是________(均用含有a 、
b 、x 的代数式表示)。

[归纳总结]
有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对
原子质量、溶液的pH 及物质的量浓度等。

不论哪种计算，均可概括为下列三种方法： （1）得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其
依据是电路上转移的电子数相等。

（2）总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计
算。

（3）关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的
关系式。

【学以致用】
4．在水中加入等物质的量的Ag ＋、Pb 2＋、Na ＋、SO 42－、NO 3－、Cl －
，该溶液放在用惰性材料
做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为 ( ) A ．35．5∶108 B ．16∶207 C ．8∶1
D ．108∶35．5
5．在25℃时，将两个铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，
在阳极逸出a mol 气体，同时有W g Na 2SO 4·10H 2O 析出，若温度不变，此时剩余溶液中溶质的质量分数为 ( )
A ．W ＋18a W ×100% B．W ＋36a W
×100% C ．161(W ＋18a 71W ×100% D．161(W ＋36a 71W
×100%
【学习小结】
【巩固练习】
1．许多金属都可以通过电解的方法达到精炼的目的。

下列有关该方法的叙述中，正确的是( )
A．含杂质的粗金属做阳极，与直流电源的正极相连
B．阴极只要是一种导体即可，与精炼过程无关
C．电解质溶液中除了含有精炼的金属的阳离子之外，绝对不能含有其他金属阳离子D．在精炼过程中，电解质溶液的成分不发生任何变化
2．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( )
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
3．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )
A．电解时以精铜作阳极
B．电解时阳极发生还原反应
C．精铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋
D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
4．如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0．05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0．1 mol·L－1的AgNO3溶液，进行电解。

a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是( )
A．2∶2∶4∶1 B．1∶1∶2∶1
C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1
5．右图是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。

有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。

（1）a电极的名称____________。

（2）电解过程中观察到的现象
______________________________________________________________。

（3）确定N出口的气体最简单的方法是
________________________________________________________________________。

（4）电解总反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。

（5）若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象
________________________________________________________________________。

【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。

【参考答案】
【预习检测】1． D 2． C
【合作探究】
探究活动一：
1．（1） Na＋、Cl－、H＋、OH－，Na＋、H＋，H＋，Cl－、OH－，Cl－，氧化，还原，H＋，NaOH；（2）2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH；2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－；氯碱工业。

2．（1）粗铜，纯铜， CuSO4溶液。

（3）粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等，不比铜活泼的金属Ag、Au等
3．电镀
（1）铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解。

③不变。

（2）①电解，金属，合金；
②含有镀层金属离子的电解质溶液；镀层金属；待镀金属制品
【学以致用】1． B 2． A
探究活动二
1．（1）0．032 g （2）3
【解析】 （1）用惰性电极电解CuSO 4溶液时，电极反应为阴极：2Cu 2＋＋4e －
===2Cu ，阳极：
4OH －
－4e －
===O 2↑＋2H 2O 。

当有1．0×10－3
mol 的OH －
放电时，生成标准状况下的O 2为5．6 mL ，此时转移电子为1．0×10－3
mol ，则在阴极上析出Cu ：32×10－3
g 。

（2）阳极：
4OH －
－4e －
===2H 2O ＋O 2↑ 4 mol 1 mol
n 22.4 L·mol－15.6×10－3 L
n ＝1．0×10－3 mol ，消耗1．0×10－3 mol OH －，生成1．0×10－3 mol H ＋
则[H ＋
]＝
1 L
1.0×10－3 mol
＝1．0×10－3 mol·L －1
pH ＝－lg[H ＋]＝－lg(1．0×10－3
)＝3。

2． b
5.6ax
－lg 1425b
【解析】由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有M a g ·x ＝22.4 L·mol－1b L
×4，或由关
系式x O 2～4M 得22.4b ∶M a ＝x ∶4，均可解出M ＝b
5.6ax
g·mol －1。

又由O 2～4H ＋
可知：[H
＋
]＝4×22.4b mol÷0．1 L ＝1425
b mol·L －1
，则pH ＝－lg 1425b。

【学以致用】 3． C 4． D
【巩固练习】
1． A 2． B 3． D 4．A
5．（1）阴极（2）两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色
（3）用湿润的淀粉KI试纸检验，试纸变蓝的就是Cl2
（4）2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－
（5）底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色
精美句子
1、善思则能“从无字句处读书”。

读沙漠，读出了它坦荡豪放的胸怀；读太阳，读出了它普照万物的无私；读春雨，读出了它润物无声的柔情。

读大海，读出了它气势磅礴的豪情。

读石灰，读出了它粉身碎骨不变色的清白。

2、幸福幸福是“临行密密缝，意恐迟迟归”的牵挂；幸福是“春种一粒粟，秋收千颗子”的收获. 幸福是“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适；幸福是“奇闻共欣赏，疑义相与析”的愉悦。

幸福是“随风潜入夜，润物细无声”的奉献；幸福是“夜来风雨声，花落知多少”的恬淡。

幸福是“零落成泥碾作尘，只有香如故”的圣洁。

幸福是“壮志饥餐胡虏肉，笑谈渴饮匈奴血”的豪壮。

幸福是“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的胸怀。

幸福是“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的气节。

3、大自然的语言丰富多彩：从秋叶的飘零中，我们读出了季节的变换；从归雁的行列中，我读出了集体的力量；从冰雪的消融中，我们读出了春天的脚步；从穿石的滴水中，我们读出了坚持的可贵；从蜂蜜的浓香中，我们读出了勤劳的甜美。

4、成功与失败种子，如果害怕埋没，那它永远不能发芽。

鲜花，如果害怕凋谢，那它永远不能开放。

矿石，如果害怕焚烧（熔炉），那它永远不能成钢（炼成金子）。

蜡
烛，如果害怕熄灭（燃烧），那它永远不能发光。

航船，如果害怕风浪，那它永远不能到达彼岸。

5、墙角的花，当你孤芳自赏时，天地便小了。

井底的蛙，当你自我欢唱时，视野便窄了。

笼中的鸟，当你安于供养时，自由便没了。

山中的石！当你背靠群峰时，意志就坚了。

水中的萍！当你随波逐流后，根基就没了。

空中的鸟！当你展翅蓝天中，宇宙就大了。

空中的雁！当你离开队伍时，危险就大了。

地下的煤！你燃烧自己后，贡献就大了
6、朋友是什么？
朋友是快乐日子里的一把吉它，尽情地为你弹奏生活的愉悦；朋友是忧伤日子里的一股春风，轻轻地为你拂去心中的愁云。

朋友是成功道路上的一位良师，热情的将你引向阳光的地带；朋友是失败苦闷中的一盏明灯，默默地为你驱赶心灵的阴霾。

7、一粒种子，可以无声无息地在泥土里腐烂掉，也可以长成参天的大树。

一块铀块，可以平庸无奇地在石头里沉睡下去，也可以产生惊天动地的力量。

一个人，可以碌碌无为地在世上厮混日子，也可以让生命发出耀眼的光芒。

8、青春是一首歌，她拨动着我们年轻的心弦；青春是一团火，她点燃了我们沸腾的热血；青春是一面旗帜，她召唤着我们勇敢前行；青春是一本教科书，她启迪着我们的智慧和心灵。