電解原理教學(xué)設(shè)計一、電解原理1．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電我們知道，金屬導(dǎo)電時，是金屬內(nèi)部的自由電子發(fā)生的定向移動，而電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電不同。通電前電解質(zhì)溶液中陰、陽離子在溶液中自由地移動；通電后在電場的作用下，這些自由移動的離子改作定向移動，帶負(fù)電荷的陰離子由于靜電作用向陽極移動，帶正電荷的陽離子則向陰極移動，并在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。我們把：借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池。電解池中與直流電源負(fù)極相連的電極叫陰極，與直流電源正極相連的電極叫陽極。物質(zhì)能否導(dǎo)電是由其內(nèi)部能否形成定向移動的自由電荷所決定的，對金屬就是自由電子，而對電解質(zhì)溶液就是自由移動的陰陽離子。2．電解（1）概念：使電流流過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫電解。（2）電子流動的方向：電子從外接直流電源的負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線到達(dá)電解池的陰極，電解池溶液中的陽離子移向陰極，并在陰極獲得電子而被還原，發(fā)生還原反應(yīng)；與此同時，電解池溶液中的陰離子移向陽極，并在陽極上失去電子（也可能是陽極很活潑而本身失去電子）而被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。這樣，電子又從電解池的陽極流出，沿導(dǎo)線而流回外接直流電源的正極。（3）電極反應(yīng)的類型：陽極反應(yīng)為氧化反應(yīng)，陰極反應(yīng)為還原反應(yīng)，故而陰極處于被保護的狀態(tài)，而陽極則有可能被腐蝕。、電極名稱的進一步理解⑴在原電池中，稱正極、負(fù)極，其中負(fù)極流出電子⑵在電解池中，稱陽極、陰極，其中陰極流入電子⑶電解池的陽極與原電池的正極相連，電解池的陰極與原電池的負(fù)極相連4、電極反應(yīng)式與電解方程式的書寫書寫電極反應(yīng)，首先要搞清楚電極材料，然后分析溶液中離子情況，再根據(jù)陰、陽極放電的規(guī)律，得出相應(yīng)的結(jié)論。電解過程總反應(yīng)方程式叫電解方程式（指電解時總的化學(xué)方程式或離子方程式）。要正確書寫電解方程式，首先要正確寫出電極反應(yīng)式，然后分析參加電極反應(yīng)的離子來自何種物質(zhì)，這樣才能正確寫出反應(yīng)物、生成物，配平且在等號上方注明“電解”或“通電”。書寫的具體步驟：⑴先查陽極電極材料和確定溶液中的離子種類如用電極電解溶液：溶液中有2++2-；H『^H++H4442溶液中存在2+、H+、—、2—共種離子。4⑵由放電順序確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng)電極為惰性電極，不參加反應(yīng)。放電能力2+UH+2+放電生成H〉2-,H放電生成42電極反應(yīng)：陰極2C2u++4-e=2Cu陽極—H-=2H+t22溶液中余下的H+和2—結(jié)合成新物質(zhì)Ho424⑶由電極反應(yīng)產(chǎn)物，寫出總反應(yīng)式一一電解方程式如上述反應(yīng)中的反應(yīng)物為和H2,產(chǎn)物是、2和4，電解方程式為：2+2H2電解2+t+2H2

、電離、水解和電解的比較發(fā)生條件變化實質(zhì)實例①適用于電由解質(zhì)電解質(zhì)分離成自由①電離是鹽類離②在溶液或移動的離子（在水溶2++2發(fā)生水解反應(yīng)熔化狀態(tài)中液中形在水合離子）和電解反應(yīng)的發(fā)生先決條件①與水電離②電解要通入產(chǎn)生的H+或組成鹽的酸根陰離直流電才能自發(fā)H結(jié)合成子或金屬陽離子（包生水+HoH+H難電離物質(zhì)括H）和水電離出2③一般說，鹽解等2++2Ho+2H+的H+或—結(jié)合成弱22類的水解反應(yīng)②在水溶液電解質(zhì)是可逆的、微中發(fā)生弱的；其他物①只有電解質(zhì)（如、2質(zhì)處于熔融在直流電作用下，組醇鈉、鹵代烴、狀態(tài)或溶液成電解質(zhì)的陰、陽離酯、多糖、蛋電中才能發(fā)生子（或水中的H+、電解2+2+2白質(zhì)等）的水解2+t+2H解程度與物質(zhì)②要通入直H）在電極上發(fā)生22流電，才發(fā)氧化還原反應(yīng)自身有關(guān)。生電解、電離方程式、離子方程式和電極反應(yīng)式、電解方程式的比較表示內(nèi)容書寫特點實例

電離方程式表示電解質(zhì)在熔融狀態(tài)或溶液中的離解的式子強電解質(zhì)完全電離，用“一”表示，弱電解質(zhì)不完全電離，用“Q”表示。多元酸、堿分步電離分步書寫（中學(xué)階段中多元弱堿的電離可一步書寫）H=++H++244H2+H"H++HH+H2oH++2H=++HHoH++2“H+H離子方程式表示弱電解質(zhì)等在溶液中的反應(yīng)?？梢员硎就惖姆磻?yīng)反應(yīng)物、生成物中易溶且易電離的寫離子形式（包括弱酸、弱堿、難電離物質(zhì)等）；其他物質(zhì)寫分子式。方程式兩邊原子個數(shù)和電荷均應(yīng)守恒，固態(tài)物質(zhì)間反應(yīng)不用離子方程式表示（濃溶液間的反應(yīng)一般也不用）H+HHt+H2H+HH?H2+2+=2+2++H'+HH2+=2H++2+2++2+1+2H442HH+HHH+22H+2+H2--HH+HHmH-.2H+HHH22+CH2--2++2HH2H2t電解4++2H4+t+4H+22電極反應(yīng)式表示原電池或電解池中的電極反應(yīng)要注明電極名稱，得（失）電子數(shù)①用惰性電極電解溶液4陽極4--4=2H+t22陰極2++2=②鋼鐵的吸氧腐蝕（鐵本身是活潑電

極，參加反應(yīng)）負(fù)極e-+正極++③電解飽和食鹽水（用惰性電極）陽極：ClClt陰極：++t用惰性電極電解硫酸銅時：表示電解時電解C++C+t電解方物質(zhì)變化的條件是“電解”程式用惰性電極電解飽和食鹽水時：化學(xué)方程式電解Cl+t+Clt、原電池、電解池和電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能旨的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬或非金屬表面鍍上一層其他金屬合金的裝置裝置舉例①活動性不同的兩電形成條件極（連接）②電解質(zhì)溶液（電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)）①兩電極接直流電源②兩電極插入電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極，鍍件接電源負(fù)極②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子③形成閉合回路

電極名稱負(fù)極較活潑金屬（電子流出的極）正極較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬（電子流入的極）陰極與電源泉負(fù)極相連的極陽極與電源正極相連的極名稱同電解池的命名，但有限制陽極必須是鍍層金屬陰極鍍件電極反應(yīng)負(fù)極氧化反應(yīng)；金屬或還原性氣體失電子正極還原反應(yīng)；溶液中的陽離子得電子或者氧化性氣體得電子（吸氧腐蝕）陽極氧化反應(yīng);溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子陰極還原反應(yīng);溶液中的陽離子得電子陽極金屬電極失電子陰極電鍍液中陽離子得電子電子流向外電路：外電路：電源負(fù)極導(dǎo)線）陰極電源正極父導(dǎo)沈陽極同電解池e巳一八陰山”+陽例53FCI能量轉(zhuǎn)變化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔苻D(zhuǎn)化為化學(xué)能旨電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能旨裝置特點八、、無外接直流電源有外接直流電源有外接直流電源，陽極為活潑金屬且與電解液中陽離子為同一金屬相似之均能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且同一裝置中兩個電極在反應(yīng)過程性移電子總數(shù)相處等。舉例⑴銅鋅原電池；⑵氫氧燃燒電池⑴氯堿工業(yè)裝置；⑵電解精煉銅鍍鋅裝置8、電解時電極放電順序的判斷中學(xué)階段我們一般只討論電極材料的性質(zhì)、離子的氧化性強弱和還原性強弱對它們得失電子能力的影響。⑴陽極放電順序①看電極，如果是活性電極（指金屬活動順序表及以前的金屬）則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子。②如果是惰性電極。、石墨，則要再看溶液中的陰離子的失電子能力，此時根據(jù)陰離子放電順序加以判斷。陰離子放電順序：-〉-〉-〉-〉-〉含氧酸根〉-（實際上在水溶液中的電解，-后面的離子是不可能放電的，因為水提供的-會放電）⑵陰極放電順序陰極本身被保護，直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷，陽離子放電順序：+>>>>>+>>+（類似，在水溶液中的電解，+后面的離子一般是不放電的，因為水提供的+會放電）、電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律（惰性電極）被電解的物質(zhì)電解質(zhì)實例陰極陽極總方程式溶液的備注強堿的++————t+電解t+t不電解

含氧酸鹽t變質(zhì)起導(dǎo)電含氧酸降作低用，其量不強堿升變，高水減少具體看金屬陽離子水解能力相當(dāng)弱堿的與生成于電非含氧的氣體解質(zhì)電解質(zhì)自酸鹽氟-l-t電解t溶于水分化物除;后的反解，身外應(yīng)。此水不處參加溶于水反應(yīng)的酸性強于水

解的酸性，所以下降非含氧酸（除外）+H—t電解+t升高電解質(zhì)自身和水強堿的非含氧酸鹽Cl+H—tCl——Clt電解Cl+2Ot++Clt升高產(chǎn)生堿或弱堿的含氧酸鹽CuOCu+—u((：O———Ot+H電解Cu+OOOCu+Ot降低酸、0電解質(zhì)溶液電解時（均為惰性電極），變化情況，電解液復(fù)原所需加入物質(zhì)及電解類型（與上面的9相互對照補充）（1）分解水型：含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽（如OQO等）的電解。TOC\o"1-5"\h\z2424陰極：++t2陽極：OOt+O22電解總反應(yīng)：Ot+Ot222陰極產(chǎn)物：；陽極產(chǎn)物：0。電解質(zhì)溶液復(fù)原加入物質(zhì)：變化情況：原來酸性的溶液變小，原來堿性的溶液變大，強酸（含氧酸）強堿的正鹽溶液不變。（2）分解電解質(zhì)型：無氧酸（除外）、不活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外）的電解，如ClCCl等。陰極：C+C陽極：ClCltl電郵總反應(yīng)：cc1^=c+Citll陰極產(chǎn)物：酸為，鹽為金屬；陽極產(chǎn)物：鹵素等非金屬單質(zhì)。l電解液復(fù)原加入物質(zhì)為原溶質(zhì)，如電解Cci溶液，需加CCl。ll變化情況：如電解無氧酸溶液變大但不會超過；如為鹽溶液的電解則視無氧酸根的情況而定（如：電解CCl溶液時，由于生成的Cl溶于水產(chǎn)生的酸性強于C水解產(chǎn)ll生的酸性，所以下降；電解溶液時，由于生成使升高）。l（3）放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外）溶液的電解，如Cl等。

l陰極：++tl陽極：ClCltl電鋅總反應(yīng)：Cl+^=t+Cltlll陰極產(chǎn)物：堿和；陽極產(chǎn)物：鹵素等非金屬單質(zhì)。電解飽和食鹽水的產(chǎn)物分別為l和以及Cl。ll電解液復(fù)原加入物質(zhì)為鹵化氫。電解飽和食鹽水，要使電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入Cl變化情況：電解液顯著變大（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽溶液的電解，如C、等。陰極：22++陽極：Ht+2H22電解總反應(yīng)：2+2O2+t+2H2陰極產(chǎn)物：析出不活潑金屬單質(zhì)；陽極產(chǎn)物是該鹽對應(yīng)的含氧酸和氧氣，本例中分別是以及Ho。242電解液復(fù)原加入物質(zhì)為不活潑金屬的氧化物（金屬價態(tài)與原鹽中相同）。如電解4溶液，復(fù)原需加入。H變化情況：溶液H顯著變小。吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強正極反應(yīng)2++2H22H++2HtH2負(fù)極反應(yīng)Fe－2e-==FeF2e+－2e-==Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強正極反應(yīng)2+e2OH2H++2H2負(fù)極反應(yīng)—22+—22+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)11、電解原理的應(yīng)用⑴氯堿工業(yè)如電解飽和食鹽水可制得、Cl、，而電解稀C溶液可制備Cl22電鋅Cl+^=t+C1t222⑵電鍍利用電解原理進行設(shè)計電鍍與一般的電解本質(zhì)相同，但在電極材料、電極反應(yīng)（是同種金屬的得失電子，宏觀上無新物質(zhì)生成）、溶液濃度（電解過程濃度一般會發(fā)生變化，但電鍍則不變）的變化等均有差別。⑶精煉銅⑷電解法冶煉金屬一些較活潑的金屬常用電解的方法冶煉，如a、等金屬（這是因為這些金屬的陽離子的氧化性很弱，難以找到經(jīng)濟實用的還原劑，從這個意義上看，電源的負(fù)極是最強的還原劑）。二、銅的電解精煉原理：電解時，用粗銅板作陽極，與直流電源的正極相連；用純銅板作陰極，與電源的負(fù)極相連，用C溶液（加入一定量的硫酸）作電解液。4c溶液中主要有c、0一、+、，通電后+和c移向陰極，并在陰極發(fā)生c+C；和O一移向陽極，但陽極因為是活性電極故而陰離子并不放電，主要為陽極（活潑及較活潑金屬）發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，陽極反應(yīng)：CCu電解過程中，比銅活潑的、、等金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時也會失電子形成金屬陽離子而溶解，此時陰極仍發(fā)生C+C,這會導(dǎo)致電解液中硫酸銅的濃度不發(fā)生變化；、不如C易失電子，C溶解時它們以陽極泥形式沉積下來，可供提煉、等貴金屬。結(jié)論：該過程實現(xiàn)了提純銅的目的。三、電鍍銅電鍍時，一般都是用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液；把待鍍金屬制成品浸入電鍍液中與直流電源的負(fù)極相連，作為陰極，而用鍍層金屬為陽極，陽極金屬溶解在溶液中成為陽離子，移向陰極，并在陰極上被還原成金屬析出。電鍍銅規(guī)律可概括為“陽極溶解，陰極沉積，電解液不變”。工業(yè)上電鍍常使用有毒電鍍液，因此電鍍廢水應(yīng)回收有用物質(zhì)、降低有害物質(zhì)含量后，達(dá)標(biāo)排放，以防污染環(huán)境。四、電解的有關(guān)計算1．計算的原則陽極失去的電子數(shù)=陰極得到的電子數(shù)。串（聯(lián)2電）路中通過各電解池的電子總數(shù)相等。電（源3輸）出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子2．計算的方法根（據(jù)1）電子守恒法計算：用于串連電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。根（據(jù)2總）反應(yīng)式計算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算（3根）據(jù)關(guān)系式計算：根據(jù)得失電子守恒的關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關(guān)系式。電解計算時常用的定量關(guān)系為：。嘗試運用將含有和的水溶液，用惰性電極電解一段時間后，在一電極上析出；此時，在另一電極上放出氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為（不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解）（B）

解析］陰極析出銅，由++知十得到電子，根據(jù)解析］陰極析出銅，由++知十得到電子，根據(jù)―—―11求出當(dāng)溶液中一全部參與電極反應(yīng)時，放出，失去電子。因此在陽極還有一放電，根據(jù)一一一十2和電子守恒在陽極有放出，即陽極共放出標(biāo)準(zhǔn)狀況下為的氣體。【題后感悟】解答電解計算題的基本步驟：（1正）確書寫電極反應(yīng)式（要特別注意陽極材料）。（2當(dāng)）溶液中有多種離子共存時，先要根據(jù)離子放電順序確定離子放電的先后。（3根）據(jù)得失電子守恒進行相關(guān)計算。電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為+電解+2+2離子方程式為一+電解t+t+一。電鍍時把待鍍的金屬制品作陰極，鍍層金屬作陽極，用含鍍層金屬離子的溶液作電鍍液，電鍍時，鍍層金屬離子濃度保持不變。電解精煉銅時，用純銅作陰極、粗銅作陽極，用溶液作電解液，精煉過程中，+的濃度逐漸減小。［典型例題剖析］例.用兩支惰性電極插入的溶液中，通電電解。當(dāng)電解質(zhì)溶液的由變?yōu)?.時0（設(shè)電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略），則電極上析出銀的質(zhì)量是（）分析］根據(jù)離子放電順序，先寫出兩極的電極反應(yīng)式：陽極：4OH4=OJ+2H2O①陰極：4的4=4g②電解其中0口來自水，所以總的電解反應(yīng)式：4W2HO^=4g+Ot+4H+22電解或4gNO2H0^=4g+Ot+4HNO3223因為有HN0生成，所以H要變小。生成HNO的物質(zhì)的量為331010）X0.5"0.5X10mol,所以析出銀的質(zhì)量為0.5X10molX108g/mol=54mg答案：例2．若在鐵片上鍍鋅，以下敘述中錯誤的是（）A可把鐵片與電源的正極相連B電解質(zhì)必須用含有鋅離子的可溶性鹽C鋅極發(fā)生氧化反應(yīng)d鐵極的電極反應(yīng)式為2++2=［分析］電鍍的實質(zhì)就是以非惰性電極為陽極的一種特殊的電解。電鍍時一般以鍍層金屬為電解池的陽極,待鍍件為陰極,含鍍層金屬離子的電解溶液為電鍍液。電鍍過程中鍍層金屬發(fā)生氧化反應(yīng)而成為離子溶入電解液,其離子則在待鍍件上發(fā)生還原反應(yīng)而析出,且電解質(zhì)溶液濃度一般不變。故而本題只有項不正確。答案：例.串聯(lián)電