第二单元 化学能与电能的转化 第3课时（教学设计） 化学苏教版2019选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦电解原理核心知识，涵盖电解池工作原理、电极反应规律及电极反应式书写。通过工业金属制取（如钠、铝）和生活实例（铝制易拉罐、电镀饰品）导入，衔接原电池知识，搭建从化学能与电能转化到电解池学习的支架。 资料以实验探究为特色，通过电解熔融氯化钠和氯化铜溶液实验，引导学生观察宏观现象、探析微观离子运动与电子转移，培养宏观辨识与微观探析素养。结合离子放电顺序模型构建与针对性训练，落实科学思维，助力学生突破抽象原理理解，提升教师教学效率与学生探究能力。

第二单元 化学能与电能的转化 第3课时 电解原理 一、知识目标 1. 以电解熔融态氯化钠和氯化铜溶液为例，了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 1. 掌握电解池的电极反应规律以及电极反应式的书写。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：能从宏观上观察电解实验现象，从微观上探析阴阳离子的移动、电极反应的本质，理解电解的原理。 1. 证据推理与模型认知：通过对实验现象的分析推理，建立电解池工作原理和电极反应规律的模型，能运用模型解决相关问题。 1. 科学探究与创新意识：通过实验探究电解氯化铜溶液的过程，培养科学探究能力和创新思维，体会实验对化学研究的重要性。 一、教学重点 电解池的工作原理、电极反应规律以及电极反应式的书写。 二、教学难点 理解电解过程中离子的放电顺序，准确书写复杂情况下的电极反应式。 本节教学内容源于苏教版（2019年版）高中化学选择性必修1专题1《化学反应与能量变化》第二单元《化学能与电能的转化》第3课时《电解原理》。电解原理是电化学的重要组成部分，它在实现物质转化和储存能量方面有着重要的应用，是连接化学能与电能相互转化的重要桥梁，在化学学科中起着承上启下的作用。 本单元内容安排了原电池、化学电源和电解池等知识，本课时聚焦于电解池。教材以电解熔融态氯化钠和氯化铜溶液为例，详细阐述了电解池的工作原理，包括阴、阳离子的定向迁移、电极反应的发生以及电子的流向等。通过实验探究，让学生直观地观察到电解过程中的现象，加深对电解原理的理解。同时，教材还归纳了电解池的电极反应规律和电极反应式的书写方法，为学生解决相关化学问题提供了理论支持。这些内容不仅有助于学生深入理解化学反应中的能量变化，还能为后续学习金属的冶炼、氯碱工业等知识奠定基础。 教学对象是高二学生，他们已经具备了一定的化学知识基础和实验操作技能。在之前的学习中，学生已经掌握了氧化还原反应、原电池等相关知识，这为学习电解原理提供了必要的知识储备。然而，电解原理较为抽象，涉及微观粒子的运动和化学反应，对于学生来说具有一定的难度。 在思维能力方面，高二学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们更倾向于直观、形象的学习方式。但电解过程中离子的运动和电子的转移是微观层面的，难以直接观察到，这需要教师通过适当的教学手段，如动画演示、实验探究等，将抽象的知识形象化，帮助学生理解。 此外，学生在书写电极反应式时，容易忽略离子放电顺序等关键问题。因此，在教学过程中，教师要注重引导学生分析问题，培养学生的逻辑思维能力和科学探究精神。同时，要结合实际生活中的应用案例，激发学生的学习兴趣，让学生感受到化学知识的实用性。 教学环节一 新课导入 【创设工业生产情境】同学们，大家想象一下我们生活中无处不在的金属制品，小到电子设备里的精密零件，大到汽车、飞机等交通工具，金属在我们的生活中起着至关重要的作用。那大家知道工业上是如何大规模生产像钠、铝这样的金属吗？比如我们每天都会接触到的铝制易拉罐，它的原料铝是怎么从矿石变成金属铝的呢？（给学生一些时间思考和交流，鼓励他们大胆猜测生产方法） 【引出能量转化问题】现在请大家试着书写一下工业生产金属钠和铝过程中发生的主要反应的化学方程式。并且思考一下，在这个生产过程中发生了什么形式的能量转化呢？其实呀，在这个过程中是电能转化为化学能，这就涉及到我们今天要学习的电解池相关知识啦。 【展示生活实例图片】老师这里还找了一些和电解相关的生活实例图片，大家看，电镀精美的饰品、金属的精炼等都利用了电解的原理。通过今天的学习，大家就能明白其中的奥秘啦。 【提出学习目标引导】接下来，我们就以电解熔融态氯化钠和氯化铜溶液为例，深入了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，还要掌握电解池的电极反应规律以及电极反应式的书写。让我们一起开启这次有趣的化学探索之旅吧！ 【设计意图】 1. 激发学生兴趣：以生活中常见的金属制品和工业生产实例引入，如铝制易拉罐、电镀饰品等，让学生感受到化学与生活的紧密联系，从而激发他们对化学知识的好奇心和学习兴趣，提高课堂参与度。 1. 联系实际应用：通过介绍工业上生产金属钠和铝的方法，让学生了解化学知识在工业生产中的重要应用，明白化学对社会发展的推动作用，增强他们学习化学的动力。 1. 引发思考，导入新课：提出关于生产过程中能量转化的问题，引导学生思考，自然地引出本节课的主题——电解池。让学生带着问题去学习，明确学习目标，提高学习的主动性和针对性。 教学环节二 电解池的工作原理 活动一 引入电解池概念 【情景引入】 同学们，我们知道在工业生产中，很多金属的制取都有其独特的方法。那大家知道工业上是如何生产金属钠和铝的吗？大家可以试着书写一下上述过程中发生的主要反应的化学方程式。同时思考一下，这两个过程中发生了什么形式的能量转化呢？实际上，这两个过程涉及到了一种将电能转化为化学能的装置——电解池，下面我们就来深入探究电解池的工作原理。 【师生活动】 1. 教师提问：“同学们，思考一下工业上制取金属钠和铝的方法，以及其中的能量转化形式，并且在纸上尝试写出主要反应的化学方程式。” 1. 学生思考并回答：学生积极思考，可能会回答出工业上用电解熔融氯化钠制取钠，用电解熔融氧化铝制取铝，能量转化是电能转化为化学能。部分学生可能会写出相关化学方程式，如 。 1. 教师总结：对学生的回答进行点评和总结，强调这两个过程中电能转化为化学能的关键，引出电解池的概念，即电解池是将电能转化为化学能的装置。 【对应训练1】 下列关于能量转化的说法中，正确的是（ ） A. 电解池是将化学能转化为电能的装置 B. 原电池是将电能转化为化学能的装置 C. 电解熔融氯化钠的过程中电能转化为化学能 D. 金属的腐蚀过程是化学能转化为电能的过程 【答案】C 【解析】电解池是将电能转化为化学能的装置，A错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，B错误；电解熔融氯化钠是在通电条件下进行的，电能转化为化学能，C正确；金属的腐蚀过程一般是化学能转化为热能等，不是转化为电能，D错误。 【对应训练2】 工业上用电解法制取金属铝，其反应的化学方程式为 ，该过程中能量转化的主要形式是（ ） A. 化学能转化为电能 B. 电能转化为化学能 C. 化学能转化为热能 D. 热能转化为化学能 【答案】B 【解析】电解法制取金属铝是在通电条件下使氧化铝发生分解反应生成铝和氧气，是将电能转化为化学能，B正确。 活动二 探究电解熔融态氯化钠的原理 【情景引入】 我们已经知道了电解池的概念，下面以电解熔融态氯化钠为例，来具体探究电解池的工作原理。大家先思考一下，通电前和通电后，熔融态氯化钠中和的运动有何差异呢？ 【师生活动】 1. 教师展示：展示通电前和通电后熔融态氯化钠中离子运动情况的示意图，提出问题：“请同学们观察示意图，分析通电前和通电后，熔融态氯化钠中和的运动有何不同，并在图中用箭头示意和的运动情况。” 1. 学生分析回答：学生仔细观察示意图，分析得出通电前，熔融态中存在可以自由移动的和，但无定向移动；通电后，阴、阳离子发生定向迁移，其中向阴极移动，向阳极移动，并在图中正确标注箭头。 1. 教师引导：“那通电后电极表面分别发生了什么化学反应呢？请大家写出两电极上发生反应的电极反应式和电解的总反应式，同时分析电解过程中电子的流向。” 1. 学生书写分析：学生积极思考，书写电极反应式：阳极 （氧化反应），阴极 （还原反应），总反应式 。并分析得出电子流向为：与电源负极相连的电极（阴极）上有电子流入，在该电极上得到电子，被还原为钠原子；在与电源正极相连的电极（阳极）上，将电子转移给该电极，有电子流出，被氧化为氯原子，两个氯原子结合成氯分子。 1. 教师总结：对学生的书写和分析进行点评和总结，强调电极反应式的书写规范和电子流向的判断方法，进一步巩固电解熔融态氯化钠的原理。 【对应训练1】 在电解熔融氯化钠的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 阳极发生还原反应 B. 阴极发生氧化反应 C. 电子从电源的负极流向阴极 D. 阳离子向阳极移动 【答案】C 【解析】阳极发生氧化反应，A错误；阴极发生还原反应，B错误；电子从电源的负极流向阴极，C正确；阳离子向阴极移动，D错误。 【对应训练2】 电解熔融氯化钠时，若有电子发生转移，则生成氯气的物质的量为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】阳极反应式为 ，由反应式可知，电子转移生成氯气，B正确。 活动三 实验探究电解氯化铜溶液 【情景引入】 我们探究了电解熔融态氯化钠的原理，接下来通过实验来探究电解氯化铜溶液的情况。大家观察实验装置，思考一下在这个实验中可能会出现哪些现象，以及背后的原理是什么。 【师生活动】 1. 教师演示实验：按照课件中的实验装置，在U形管中装入氯化铜溶液，插入两根石墨棒作为电极，接通直流电源，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，让学生观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 1. 学生观察记录：学生认真观察实验现象，记录如下：①溶液颜色变浅；②阴极上有红色物质生成；③阳极附近有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉 - KI试纸变蓝。 1. 教师提问引导：“在氯化铜溶液中存在哪些离子？根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应？请写出电极反应式和电解总反应式。” 1. 学生思考回答：学生分析得出在氯化铜溶液中存在、、和 ，在阴极，优先于在电极上发生反应；在阳极，优先于在电极上发生反应。并书写电极反应式：阴极 ，阳极 ，总反应式 。 1. 教师总结：对学生的回答进行点评和总结，强调离子放电顺序的重要性，以及电极反应式和总反应式的书写方法。 【对应训练1】 用石墨电极电解氯化铜溶液，下列说法正确的是（ ） A. 阳极上产生氢气 B. 阴极上产生氯气 C. 溶液的pH增大 D. 溶液中铜离子浓度减小 【答案】D 【解析】阳极上放电生成氯气，A错误；阴极上放电生成铜，B错误；溶液中浓度减小，浓度减小，溶液中浓度基本不变，pH不变，C错误；溶液中铜离子不断在阴极放电生成铜，铜离子浓度减小，D正确。 【对应训练2】 在电解氯化铜溶液的实验中，若阴极增重，则阳极产生气体的体积（标准状况）为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】阴极反应式为 ，阴极增重即生成，转移电子。阳极反应式为 ，根据电子守恒，生成，标准状况下体积为，B正确。 教学环节三 电解池的电极反应规律 活动一 探究电极反应规律 【情景引入】 在电解氯化铜溶液的实验中，我们发现阴极上优先于在电极上发生反应，阳极上优先于在电极上发生反应。那为什么会出现这样的情况呢？下面我们来探究电解池的电极反应规律。 【师生活动】 1. 教师提问引导：“请同学们思考，在电极反应中，离子的放电顺序与什么有关呢？结合电解氯化铜溶液的实验，分析阴极和阳极上离子的放电情况。” 1. 学生思考讨论：学生分组讨论，结合实验现象和所学知识，分析得出阴极上发生反应的一般是溶液中的阳离子，阳离子放电顺序为（酸）（水）；阳极上电极材料（电极为活性电极）本身失去电子被氧化或者溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，阴离子放电顺序为含氧酸根（、、）。 1. 教师总结强调：对学生的讨论结果进行点评和总结，强调阳离子放电顺序中酸中与水中的顺序，与的顺序；以及阳极上活性电极和惰性电极的区别。同时指出“惰性电极”是指电极本身还原性很弱，不易发生反应，通常指石墨、铂（）、金（）等；“活性电极”是指金属活动性顺序表中的和排在前面的金属。 【对应训练1】 用石墨电极电解下列溶液，阴极上不会析出金属的是（ ） A. 溶液 B. 溶液 C. 溶液 D. 溶液 【答案】C 【解析】溶液中在阴极放电析出银，A不符合；溶液中在阴极放电析出铜，B不符合；溶液中阴极是放电生成氢气，不会析出金属，C符合；溶液中在阴极放电析出铜，D不符合。 【对应训练2】 某电解池中，若用活性电极作阳极，下列说法正确的是（ ） A. 阳极发生还原反应 B. 阳极上一定是溶液中的阴离子放电 C. 阳极材料本身会失去电子被氧化 D. 阳极上不会有气体产生 【答案】C 【解析】阳极发生氧化反应，A错误；活性电极作阳极时，是阳极材料本身失去电子被氧化，而不是溶液中的阴离子放电，B错误，C正确；若阳极材料反应生成气体，阳极上也会有气体产生，D错误。 活动二 探究以惰性电极电解电解质溶液的规律 【情景引入】 我们了解了电极反应规律，接下来依据这些规律，思考不同类型电解质溶液在以惰性电极电解时的情况。请同学们完成课件中给出的表格，分析电极反应式、变化以及复原加入的物质。 【师生活动】 1. 教师布置任务：展示课件中的表格，要求学生依据电极反应规律，思考并完成表格内容，包括不同类型电解质溶液（含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐溶液、无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液、活泼金属的无氧酸盐、不活泼金属的含氧酸盐溶液）的电极反应式、变化以及复原加入的物质。 1. 学生思考填写：学生认真思考，根据离子放电顺序填写表格。例如，电解含氧酸（如）时，阴极 ，阳极 ，减小，复原加入 ；电解强碱（如）时，阴极 ，阳极 ，增大，复原加入等。 1. 教师点评总结：对学生填写的表格内容进行点评和总结，强调不同类型电解质溶液电解的特点，如电解水型（含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐溶液）、电解电解质型（无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液）、放生碱型（活泼金属的无氧酸盐）、放生酸型（不活泼金属的含氧酸盐溶液），以及如何根据电解产物确定复原加入的物质。 【对应训练1】 用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定质量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】电解溶液时，阳极放出，阴极生成，加适量能让电解质溶液复原，A错误；电解溶液时，阳极产生，阴极产生，加适量水能使电解质溶液复原，B错误；电解溶液时，阳极产生，阴极产生，加适量能使电解质溶液复原，C错误；电解溶液时，阳极产生，阴极产生，加适量或能使电解质溶液复原，D正确。 【对应训练2】 用惰性电极电解溶液，一段时间后，溶液的（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】C 【解析】用惰性电极电解溶液，实质是电解水，阴极 ，阳极 ，溶液中和浓度基本不变，不变，C正确。 活动三 学习电解池电极反应式的书写方法 【情景引入】 在前面的学习中，我们已经书写了不少电极反应式。那有没有一种系统的方法可以帮助我们准确书写电解池电极反应式呢？下面我们来归纳一下电解池电极反应式的一般书写方法。 【师生活动】 1. 教师引导归纳：以电解溶液为例，引导学生归纳书写方法：“我们可以按照看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应的步骤来书写。首先看电极，重点关注阳极材料是活性电极还是惰性电极，若为活性电极（及之前的金属），则阳极反应为活性电极本身失电子，特别注意若作阳极，电极反应式为；若为惰性电极，则阳极反应一般为溶液中的阴离子失电子。然后找离子，找出电解质溶液中所有的离子，包括水电离出来的。接着分阴阳，将所有离子按阴、阳分类。再排顺序，根据电极反应的离子放电顺序，将阳离子按氧化性顺序排列，阴离子按还原性顺序排列。最后写反应，根据元素化合价变化计算得失电子数目，按照 第3课时 电解原理 一、电解池的工作原理 1. 电解熔融态的氯化钠 · 通电前：熔融态NaCl中存在自由移动的Na⁺和Cl⁻ · 通电后：Na⁺向阴极移动，Cl⁻向阳极移动 · 电极反应： · 阳极：2Cl⁻－2e⁻ = Cl₂↑（氧化反应） · 阴极：2Na⁺＋2e⁻ = 2Na （还原反应） · 总反应式： 1. 电解和电解池 · 概念 · 电解：直流电作用下，两电极分别发生氧化、还原反应 · 电解池：电能转化为化学能的装置 · 工作原理 · 电极名称及反应类型：阴极（负极相连，还原反应）；阳极（正极相连，氧化反应） · 电子流向：负极→阴极、阳极→正极 · 离子移动方向：阳离子→阴极，阴离子→阳极 · 构成条件 · 与直流电源相连的两电极 · 电极插入电解质溶液或熔融电解质 · 形成闭合回路 · 阴、阳极判断方法 · 外接电源：负极相连为阴极，正极相连为阳极 · 发生反应：还原为阴极，氧化为阳极 · 电子流向：流入为阴极，流出为阳极 · 反应现象：增重或放H₂为阴极，溶解或放O₂、Cl₂等为阳极 · 离子流向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极 1. 实验探究电解氯化铜溶液 · 实验现象 · 溶液颜色变浅 · 阴极有红色物质生成 · 阳极附近有刺激性气味气体，使试纸变蓝 · 实验原理 · 放电顺序：阴极Cu²⁺＞H⁺；阳极Cl⁻＞OH⁻ · 反应原理： · 阴极：Cu²⁺＋2e⁻ = Cu（还原反应） · 阳极：2Cl⁻－2e⁻ = Cl₂↑（氧化反应） 二、电解池的电极反应规律 1. 电极反应规律 · 阴极：阳离子放电顺序：Ag⁺＞Hg²⁺＞Fe³⁺＞Cu²⁺＞H⁺(酸）＞Pb²⁺＞Sn²⁺＞Fe²⁺＞Zn²⁺＞H⁺(水） · 阳极：阴离子放电顺序：S²⁻＞I⁻＞Br⁻＞Cl⁻＞OH⁻＞含氧酸根＞F⁻ 1. 以惰性电极电解电解质溶液的规律 · 电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐 · 电解电解质型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐 · 放H₂生碱型：活泼金属的无氧酸盐 · 放O₂生酸型：不活泼金属的含氧酸盐 1. 电解池电极反应式的书写方法 · 看电极 · 找离子 · 分阴阳 · 排顺序 · 写反应 1. 如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。 【答案】③⑥ 【解析】电解池的构成条件为具有与直流电源相连接的两个电极（阴极、阳极）；电极插入电解质溶液或熔融电解质中；形成闭合回路。据此分析所给装置，③和⑥满足电解池的构成条件，所以属于电解池的是③⑥。 1. 某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是(　　) 选项 a电极 d电极 Q离子 A 阳极 正极 阳离子 B 阴极 正极 阳离子 C 阳极 负极 阴离子 D 阴极 负极 阴离子 【答案】B 【解析】在电解池中，电子流向是负极→阴极、阳极→正极，即电子从电源负极流出到阴极，从阳极流回电源正极；离子移动方向是阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，也就是“离子阴阳相吸，电子负阴阳正”。所以a电极应是阴极，d电极应是正极，Q离子应是阳离子，答案选B。 1. 用如图所示装置(X、Y是直流电源的两极)分别进行下列各组实验，则表中各项所列对应关系均正确的是(　　) 选项 X极 实验前U形管中液体 通电后现象及结论 A 正极 CuCl₂溶液 b管中有气体逸出 B 负极 稀H₂SO₄溶液 溶液中c(H⁺)增大 C 正极 NaCl溶液 U形管两端滴入酚酞后，a管中溶液呈红色 D 负极 AgNO₃溶液 a管中电极反应式是2H₂O－4e⁻ = O₂↑＋4H⁺ 【答案】B 【解析】A选项，若X为正极，电解CuCl₂溶液时，阴极b上Cu²⁺得电子生成Cu，不会有气体逸出，A错误；B选项，若X为负极，电解稀H₂SO₄溶液实质是电解水，溶剂减少，硫酸浓度增大，溶液中c(H⁺)增大，B正确；C选项，若X为正极，电解NaCl溶液时，阳极a生成氯气，阴极b生成氢气和氢氧化钠，所以U形管两端滴入酚酞后，b管中溶液呈红色，C错误；D选项，若X为负极，电解AgNO₃溶液时，阴极a上Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag⁺ + e⁻ = Ag，D错误。 1. 用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是(　　) A．CuCl₂ [CuSO₄] B．NaOH [NaOH] C．NaCl [NaCl] D．CuSO₄ [CuCO₃] 【答案】D 【解析】电解CuCl₂溶液时，阳极放出Cl₂，阴极生成Cu，加适量CuCl₂能让电解质溶液复原，而加入CuSO₄不能使溶液恢复原样，A错误；电解NaOH溶液时，阳极产生O₂，阴极产生H₂，实质是电解水，加适量水能使电解质溶液复原，而加入NaOH不能，B错误；电解NaCl溶液时，阳极产生Cl₂，阴极产生H₂，加适量HCl能使电解质溶液复原，而加入NaCl不能，C错误；电解CuSO₄溶液时，阳极产生O₂，阴极产生Cu，加适量CuO或CuCO₃能使电解质溶液复原，因为CuCO₃与硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，相当于加入了CuO，D正确。 1. 为实现反应：Cu＋2HCl = CuCl₂＋H₂↑，设计了下列四个实验，你认为可行的是(　　) 【答案】C 【解析】该反应不能自发进行，需要设计成电解池来实现。A选项是原电池，锌比铜活泼，锌作负极，发生的反应是锌与稀硫酸反应，不符合要求，A错误；B选项是原电池，铁比铜活泼，铁作负极，发生的反应是铁与稀盐酸反应，不符合要求，B错误；C选项，若银作阳极，锌作阴极，硝酸银溶液作电解质溶液，阳极银失电子生成银离子，阴极铜离子得电子生成铜，可通过控制条件实现该反应，C正确；D选项是原电池，锌比铁活泼，锌作负极，发生的反应是锌与硝酸铁反应，不符合要求，D错误。 1. 如图为直流电源电解稀Na₂SO₄溶液的装置。通电一段时间后，在石墨电极a和b附近分别滴加一滴酚酞溶液。则下列有关说法中正确的是(　　) A．电极a产生H₂ B．通电一段时间后，稀Na₂SO₄溶液酸性增强 C．电极a附近溶液呈无色，电极b附近溶液呈红色 D．若将b电极换成铁棒，则b电极上发生的反应为：Fe - 3e⁻ = Fe³⁺ 【答案】A 【解析】电解稀Na₂SO₄溶液实质是电解水，与电源负极相连的a为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，即电极a产生H₂，A正确；电解过程中溶剂水减少，硫酸钠溶液浓度增大，但溶液始终呈中性，B错误；a极附近氢离子放电，氢氧根离子浓度增大，滴加酚酞溶液呈红色，b极附近氢氧根离子放电，氢离子浓度增大，溶液呈酸性，滴加酚酞溶液无色，C错误；若将b电极换成铁棒，b为阳极，铁属于活性电极，此时阳极本身失电子发生氧化反应，电极反应式为Fe - 2e⁻ = Fe²⁺，D错误。 1. 用惰性电极电解Fe₂(SO₄)₃和CuSO₄的混合溶液，下列说法正确的是(　　) A．阴极反应式为Cu²⁺＋2e⁻ = Cu，当有Cu²⁺存在时Fe³⁺不放电 B．阴极上首先析出铁，然后析出铜 C．首先被电解的是Fe₂(SO₄)₃溶液，然后被电解的是CuSO₄溶液 D．阴极上不可能析出铜 【答案】C 【解析】Fe³⁺得电子能力比Cu²⁺强，故在阴极首先得电子的是Fe³⁺，电极反应式为Fe³⁺ + e⁻ = Fe²⁺，当Fe³⁺存在时，Cu²⁺不放电，A错误；当Fe³⁺完全反应后Cu²⁺放电，首先析出铜，B、D错误；由于氧化性为Fe³⁺＞Cu²⁺，即阴极先是Fe³⁺放电，后Cu²⁺放电，所以首先被电解的是Fe₂(SO₄)₃溶液，然后被电解的是CuSO₄溶液，C正确。 1. 能源是人类生存和发展的重要支柱，化学在能源的开发与利用方面起着十分重要的作用。某学习小组按如图所示装置探究化学能与电能的相互转化： (1)甲池是原电池(或化学能转化为电能的)装置，通入O₂的电极上的反应式为 。乙池中SO₄²⁻移向 (填“石墨”或“Ag”)电极。 (2)当甲池消耗标准状况下33.6 L O₂时，电解质KOH的物质的量变化 mol，乙池若要恢复电解前的状态则需要加入 (填所加物质的质量及化学式)。 (3)丙池中发生的电解反应的离子方程式为 【答案】(1)O₂＋4e⁻＋2H₂O = 4OH⁻；石墨 (2)1.5；240 g CuO(或372 g CuCO₃) 【解析】(1)甲池是原电池，通入氧气的一极为正极，氧气在碱性条件下得电子生成氢氧根离子，电极反应式为O₂＋4e⁻＋2H₂O = 4OH⁻；乙池为电解池，阴离子向阳极移动，石墨为阳极，所以SO₄²⁻移向石墨电极。 (2)标准状况下33.6 L O₂的物质的量为(33.6L22.4L/mol = 1.5mol)，根据正极反应式O₂＋4e⁻＋2H₂O = 4OH⁻，消耗1mol氧气生成4mol氢氧根离子，消耗1.5mol氧气生成6mol氢氧根离子，但同时负极消耗氢氧根离子，根据电池总反应(2H₂ + O₂ = 2H₂O)，消耗氧气的同时也消耗了水，使得氢氧化钾溶液浓度增大，但物质的量不变，消耗1.5mol氧气，负极消耗6mol氢氧根离子，所以电解质KOH的物质的量变化为1.5mol。乙池电解硫酸铜溶液，阳极产生氧气，阴极产生铜，根据得失电子守恒，消耗1.5mol氧气转移6mol电子，生成3mol铜，若要恢复电解前的状态，需要加入氧化铜的物质的量为3mol，质量为(3mol80g/mol = 240g)，也可以加入碳酸铜，碳酸铜与硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，相当于加入了氧化铜，碳酸铜的物质的量为3mol，质量为(3mol124g/mol = 372g)。 (3)丙池是电解氯化钠溶液，阳极氯离子放电生成氯气，阴极氢离子放电生成氢气，电解反应的离子方程式为(2Cl⁻ + 2H₂OCl₂↑ + H₂↑ + 2OH⁻)。 在本节课的教学中，通过电解熔融态氯化钠和氯化铜溶液的实例，引导学生理解电解池的工作原理，多数学生能够掌握基本概念和原理。在实验探究环节，学生积极性较高，但对实验现象背后的原理理解存在一定困难，后续应加强引导和解释。在讲解电极反应规律和电极反应式书写时，通过实例分析和练习，学生掌握情况尚可，但仍有部分学生在离子放电顺序和反应式书写上出错，需要在课后进行个别辅导。在今后的教学中，应增加更多的互动环节和实际应用案例，帮助学生更好地理解和应用电解原理。 / 学科网（北京）股份有限公司 $