专题1第2单元 第3课时 电解池的工作原理及应用(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2020）

第3课时　电解池的工作原理及应用 课程标准要求 学业质量水平 1.了解电解池的工作原理。 2．能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。 3．认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 4．了解电解原理在工业中的应用(如电冶金、电解熔融氯化钠或氧化铝、电解精炼铜等)。 1.能设计实验方案探究物质和能量的转化，设计电解池。(水平3) 2．分析化学能与电能相互转化的原理及在生产和生活中的应用。(水平3) 3．能依据化学变化中能量转化的原理，提出利用化学变化实现能量贮存和释放的有实用价值的建议。(水平4) 一、电解和电解池 1．电解 在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 2．电解池 (1)概念：将电能转化为化学能的装置称为电解池。 (2)构成：①与直流电源相连的两个电极，阳极与直流电源的正极相连，在阳极上发生氧化反应；阴极与直流电源的负极相连，在阴极上发生还原反应； ②电解质溶液(或熔融电解质)； ③形成闭合回路。 二、电解池的工作原理探究 1．电解熔融态氯化钠的原理 用惰性电极电解熔融态氯化钠，电解原理如下图所示： 电解熔融态氯化钠原理示意图 (1)通电前 氯化钠在高温下熔融并发生电离，生成可以自由移动的Na＋和Cl—。 (2)通电时 ①在电场中，Na＋和Cl—分别向与电源负极相连的电极(即阴极)和与电源正极相连的电极(即阳极)定向迁移。 ②阴极上有电子流入，Na＋在该电极上得电子，被还原为钠原子，则阴极反应式为2Na＋＋2e—===2Na。 ③阳极上，Cl—将电子转移给该电极，有电子流出，Cl—被氧化为氯原子，并结合成氯分子，则阳极反应式为 2Cl—－2e—===Cl2↑。 ④电解反应为2NaCl2Na＋Cl2↑。 2．电解氯化铜溶液的原理 用惰性电极(石墨)电解CuCl2溶液，电解装置如下图所示： (1)通电前 在CuCl2水溶液中CuCl2和H2O均是电解质，均能发生电离，前者电离生成Cu2＋和Cl－，后者电离产生OH－和H＋，故氯化铜溶液中存在Cu2＋、H＋、Cl－和OH－四种离子。 (2)通电时 ①离子作定向运动，阴离子(Cl－、OH－)向阳极迁移，阳离子(Cu2＋、H＋)向阴极迁移。 ②阳极上，OH—和Cl—均可能被氧化，由于Cl—的还原性强于OH—，Cl—优先于OH—在阳极上发生反应，故阳极上Cl－失电子发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e—===Cl2↑。 ③阴极上，Cu2＋、H＋都可能在阴极上被还原，由于Cu2＋的氧化性强于H＋，Cu2＋优先于H＋在阴极上发生反应，故阴极上Cu2＋得到电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 ④利用石墨作电极电解CuCl2溶液的电解反应式为CuCl2Cu＋Cl2↑。 三、电解原理在生产中的应用 1．电解饱和食盐水 (1)电解装置 (2)电解原理 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑； 电解反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 2．铜的电解精炼 (1)铜的电解精炼示意图 (2)铜的电解精炼 3．电镀 (1)电镀原理及电镀池构成 ①电镀原理 电镀是应用电解的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 ②电镀池构成 金属材料电镀时，通常以待镀金属制品为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。 ③电镀的目的 提升美观和增加表面硬度，增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化等。 (2)铁钉镀锌(基础实验) 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)电解池中，活泼金属作阳极，不活泼金属作阴极。(×) (2)电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。(√) (3)电解池中，电子的流向是负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极。(×) (4)电解CuCl2溶液时，阴极逸出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(×) (5)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(Cu2＋)均保持不变。(×) (6)将反应Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2设计成电解池，应用铜作阳极。(√) (7)用惰性电极电解MgCl2溶液的电解反应为MgCl2Mg＋Cl2↑。(×) (8)电镀银时，用银作阳极，镀件作阴极，AgNO3溶液作电解质溶液。(√) 2．某小组为研究电化学原理，设计如下图所示装置。下列叙述正确的是(　　) A．若a和b为石墨，通电后a极上的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑ B．若a和b为石墨，通电后b极上发生氧化反应 C．若a为铜，b为铁，通电后a极质量增加 D．若a为铁，b为铜，通电后Cu2＋向铁电极移动 A　[石墨是惰性电极，a极与电源的正极相连，作电解池的阳极，通电后a极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl－