高三化学电解原理及其应用人教版.doc

高三化学电解原理及其应用人教版【同步教育信息】一.本周教学内容：电解原理及其应用二.重点、难点：1.使学生理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。2.使学生了解铜的电解精炼和电镀铜的原理。3.了解氯碱工业反应原理：正确书写电极反应方程式和电解的总化学方程式。4.初步了解电解槽的简单结构及食盐水的精制。5.常识性介绍以氯碱工业为基础的化工生产。三.具体内容：（一）电解原理1.电解的概念使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。注意：①电流必须是直流而不是交流。②熔融态的电解质也能被电解。思考题：在电解反应中，化学能与电能之间的转化关系是什么？答案：电能转化为化学能。2.电解池的概念借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。3.构成电解池的条件（1）直流电源。（2）两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做阴极。（3）电解质溶液或熔融态电解质。4.电解质导电的实质对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。5.电解原理：电解氯化铜（如图）（1）实验步骤第一步：如图甲所示，把两根石墨棒插入U形管里的CuCl2溶液内，观察现象。第二步：如图乙所示，把用导线连接在一起的两根石墨插入U形管里的CuCl2溶液内，观察现象。第三步：如图丙所示，将两根石墨棒、一只电流表和低压直流电源串联起来，将石墨棒插入U形管里的CuCl2溶液内，接通电源。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电源正极相连的电极附近。观察现象，约5min后切断电源。（2）实验现象在第一步和第二步中均无新现象发生。在第三步实验中，电流表的指针发生偏转；阴极石墨棒周围CuCl2溶液绿色变深，阳极石墨棒周围CuCl2溶液绿色变浅；阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色固体，阳极石墨棒上有气泡放出，并可闻到刺激性的气味，同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色。（3）实验结论在通直流电的条件下，溶液里的CuCl2发生了分解反应：CuCl2Cu＋Cl2↑Cu生成于阴极的石墨棒上，Cl2生成于阳极的石墨棒上。（4）原理分析CuCl2是强电解质且易溶于水，在水溶液中电离生成Cu2＋和Cl－。CuCl2=Cu2＋＋2Cl－通电前，Cu2＋和Cl－在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动着的离子，在电场作用下，改作定向移动。溶液中带正电的Cu2＋向阴极移动，带负电的氯离子向阳极移动。在阴极，铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上；在阳极，氯离子失去电子而被氧化成氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出。阴极：Cu2＋＋2e－=Cu阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑电解CuCl2溶液的化学反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑（5）电解质水溶液电解反应的综合分析在上面叙述氯化铜电解的过程中，没有提到溶液里的H＋和OH－，其实H＋和OH－虽少，但的确是存在的，只是他们没有参加电极反应。也就是说在氯化铜溶液中，除Cu2＋和Cl－外，还有H＋和OH－，电解时，移向阴极的离子有Cu2＋和H+，因为在这样的实验条件下Cu2＋比H+容易得到电子，所以Cu2＋在阴极上得到电子析出金属铜。移向阳极的离子有OH－和Cl－，因为在这样的实验条件下，Cl－比OH－容易失去电子，所以Cl－在阳极上失去电子，生成氯气。说明：①阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。②用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极，理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反应。③在一般的电解条件下，水溶液中含有多种阳离子时，它们在阴极上放电的先后顺序是：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)＞Fe2＋＞Zn2＋；水溶液中含有多种阴离子时，它们的惰性阳极上放电的先后顺序是：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞(F－、NO3－、SO42－等)（6）以惰性电极电解电解质水溶液，分析电解反应的一般方法步骤为：①分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳两组；②分别对阴、阳离子排出放电顺序，写出两极上的电极反应式；③合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。（二）电解原理的应用。1.铜的电解精炼（1）电解法精炼铜的装置（如图）