新授课
第四章 化学反应与电能
第5课时 放电规律
【学习目标】
1.掌握电解电极放电规律，学会判断电解的产物。 2.认识电解类型，能正确书写电解电极反应式。
【学习活动】
学习任务
目标一：掌握电解电极放电规律，学会判断电解的产物。 任务1：1.在电解氯化铜溶液的实验中，氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得或失电子？ 参考答案：电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子。 2.为探究电解的放电规律及电极产物，进行如下实验： 序号阳极材料阴极材料电解质阳极产物阴极产物Ⅰ石墨石墨0.1 mol/L CuCl2溶液Cl2CuⅡ石墨石墨0.1 mol/L NaCl溶液Cl2H2Ⅲ石墨石墨0.2 mol/L CuSO4溶液O2CuⅣ铜石墨0.2 mol/L CuSO4溶液Cu2＋CuⅤ石墨石墨熔融NaClCl2Na
①对比Ⅰ和Ⅱ，Cu2＋、Na＋、H＋在阴极的放电顺序是怎样的？ 参考答案：Cu2＋＞H＋＞Na＋，Ⅰ中阳离子有Cu2＋、H＋，阴极产物是Cu，放电顺序是Cu2＋＞H＋；Ⅱ中阳离子有Na＋、H＋，阴极产物是H2，放电顺序是H＋＞Na＋，故放电顺序为Cu2＋＞H＋＞Na＋。 ②根据以上实验，你能否判断SO、Cl－、OH－在阳极的放电顺序？ 参考答案：能。由Ⅰ可知阴离子放电顺序是Cl－＞OH－，而由Ⅲ可知阴离子放电顺序是OH－＞SO，故三者的放电顺序为Cl－＞OH－＞SO。 ③对比Ⅲ和Ⅳ，你可得出什么结论？ 参考答案：铜作阳极时，铜失电子发生氧化反应，溶液中的Cl－不再放电。 ④用电解法制取金属钠，只能用熔融态NaCl，不能用NaCl水溶液，该观点正确吗？ 参考答案：正确。由Ⅴ可知电解熔融NaCl可得金属钠，由Ⅱ知在水溶液中，放电顺序为H＋＞Na＋，故电解NaCl溶液得不到金属钠。 任务2：（1）在电解过程中，阳离子向阴极附近移动，金属阳离子放电先后顺序和什么有关？比较Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+等阳离子的放电顺序。 参考答案：阴极上，金属阳离子得电子能力越强越先放电。 阳离子的放电顺序：Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ （2）在电解过程中，阴离子向阳极附近移动，阴离子放电先后顺序和什么有关？阳极材料为惰性电极时，比较F—、SO、OH—、Cl—、Br—、I—、S2—等阴离子的放电顺序。 参考答案：阴离子失电子能力越强越先放电。 阴离子的放电顺序：S2— > I— > Br— > Cl— > OH— > SO > F—。 【知识小结】 电解产物的判断 (1)阳极产物的判断 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前的金属)，则电极材料失电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则看溶液中的阴离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断(放电顺序即为得、失电子能力顺序)。 阳极上阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO>SO>F－。 即：活性阳极(金属)>无氧酸根离子>OH－>含氧酸根离子>F－。 注意：在溶液中含氧酸根离子不放电，常指最高价(中心原子)含氧酸根离子不放电，但非最高价(中心原子)含氧酸根离子的放电能力比OH－的强，如SO、MnO等。 (2)阴极产物的判断 阴极阳离子的放电顺序： Ag+>Hg2+>Fe2+>Cu2+>H+(酸中的H+）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水中H+）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳离子的放电顺序基本上符合金属活动性顺序，在阳离子放电能力由强到弱排列时，一般将H＋的位置放在Cu2＋之后。但在电镀条件下，H＋的位置放在Zn2＋之后，Fe2＋、Zn2＋与H＋顺序颠倒，即在水溶液中Fe2＋、Zn2＋的得电子能力比H＋强，可认为是由水电离产生的c(H＋)很小之故。
目标二：认识电解类型，能正确书写电解电极反应。 任务1：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图)，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。 溶液中存在哪些可能放电的离子，它们的放电顺序如何？电极反应式分别是什么？电解的总反应式是什么？ 参考答案： 可能放电的离子：Cu2＋和H+、Cl－和OH－， 放电顺序：Cu2+>H+，Cl—>OH— 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应方程式：CuCl2Cu＋Cl2↑ 任务2：a、b为惰性电极，利用图中装置分别电解①HCl溶液、②H2SO4溶液、③Na2SO4溶液、④KCl溶液、⑤CuSO4溶液、⑥AgNO3溶液，分别写出它们的电极反应和电解的总反应式。 参考答案： ①HCl溶液 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) 总反应方程式：2HClH2↑＋Cl2↑ ②H2SO4溶液 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(氧化反应) 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑(还原反应) 总反应方程式：2H2O2H2↑＋O2↑ ③Na2SO4溶液 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(氧化反应) 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑(还原反应) 总反应方程式：2H2O2H2↑＋O2↑ ④KCl溶液 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应) 总反应方程式：2H2O+2KClH2↑＋Cl2↑+2KOH ⑤CuSO4溶液 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(氧化反应) 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu(还原反应) 总反应方程式：2H2O+2CuSO42Cu＋O2↑+H2SO4 ⑥AgNO3溶液 阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(氧化反应) 阴极：4Ag＋＋4e－===4Ag(还原反应) 总反应方程式：2H2O+4AgNO34Ag＋O2↑+4HNO3 思考：根据上述电解多种溶液的情况你有什么发现？ 参考答案：用惰性电极电解电解质溶液的时候，存在几种情况：电解电解质型、电解水型、电解电解质和水型。 【知识小结】 类型电极反 应特点例子实际电解对象电解质 浓度溶液 pH电解质溶液复原电解电解质型电解质的离子放电HClHCl减少增大加HClCuCl2CuCl2减少加CuCl2电解水型阳极OH－放电，阴极H＋放电NaOHH2O增大增大加H2OH2SO4H2O增大减小加H2ONa2SO4H2O增大不变加H2O放出氢气生成碱型阴极H＋放电NaCl电解质 和水部分离子浓度减少增大加HClKBr加HBr放出氧气生成酸型阳极OH－放电AgNO3电解质 和水部分离子浓度减少减小加Ag2OCuSO4加CuO
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2新授课
第四章 化学反应与电能
第5课时 放电规律
【学习目标】
1.掌握电解电极放电规律，学会判断电解的产物。 2.认识电解类型，能正确书写电解电极反应式。
【学习活动】
学习任务
目标一：掌握电解电极放电规律，学会判断电解的产物。 任务1：1.在电解氯化铜溶液的实验中，氯化铜溶液中除了Cu2＋和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得或失电子？ 2.为探究电解的放电规律及电极产物，进行如下实验： 序号阳极材料阴极材料电解质阳极产物阴极产物Ⅰ石墨石墨0.1 mol/L CuCl2溶液Cl2CuⅡ石墨石墨0.1 mol/L NaCl溶液Cl2H2Ⅲ石墨石墨0.2 mol/L CuSO4溶液O2CuⅣ铜石墨0.2 mol/L CuSO4溶液Cu2＋CuⅤ石墨石墨熔融NaClCl2Na
①对比Ⅰ和Ⅱ，Cu2＋、Na＋、H＋在阴极的放电顺序是怎样的？ ②根据以上实验，你能否判断SO、Cl－、OH－在阳极的放电顺序？ ③对比Ⅲ和Ⅳ，你可得出什么结论？ ④用电解法制取金属钠，只能用熔融态NaCl，不能用NaCl水溶液，该观点正确吗？ 任务2：（1）在电解过程中，阳离子向阴极附近移动，金属阳离子放电先后顺序和什么有关？比较Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+等阳离子的放电顺序。 （2）在电解过程中，阴离子向阳极附近移动，阴离子放电先后顺序和什么有关？阳极材料为惰性电极时，比较F—、SO、OH—、Cl—、Br—、I—、S2—等阴离子的放电顺序。 【知识小结】 电解产物的判断 (1)阳极产物的判断 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表Ag以前的金属)，则电极材料失电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则看溶液中的阴离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断(放电顺序即为得、失电子能力顺序)。 阳极上阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO>SO>F－。 即：活性阳极(金属)>无氧酸根离子>OH－>含氧酸根离子>F－。 注意：在溶液中含氧酸根离子不放电，常指最高价(中心原子)含氧酸根离子不放电，但非最高价(中心原子)含氧酸根离子的放电能力比OH－的强，如SO、MnO等。 (2)阴极产物的判断 阴极阳离子的放电顺序： Ag+>Hg2+>Fe2+>Cu2+>H+(酸中的H+）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水中H+）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳离子的放电顺序基本上符合金属活动性顺序，在阳离子放电能力由强到弱排列时，一般将H＋的位置放在Cu2＋之后。但在电镀条件下，H＋的位置放在Zn2＋之后，Fe2＋、Zn2＋与H＋顺序颠倒，即在水溶液中Fe2＋、Zn2＋的得电子能力比H＋强，可认为是由水电离产生的c(H＋)很小之故。
目标二：认识电解类型，能正确书写电解电极反应。 任务1：在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极(如图)，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近，接通电源。阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜，在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生，且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。 溶液中存在哪些可能放电的离子，它们的放电顺序如何？电极反应式分别是什么？电解的总反应式是什么？ 任务2：a、b为惰性电极，利用图中装置分别电解①HCl溶液、②H2SO4溶液、③Na2SO4溶液、④KCl溶液、⑤CuSO4溶液、⑥AgNO3溶液，分别写出它们的电极反应和电解的总反应式。 思考：根据上述电解多种溶液的情况你有什么发现？ 【知识小结】 类型电极反 应特点例子实际电解对象电解质 浓度溶液 pH电解质溶液复原电解电解质型电解质的离子放电HClHCl减少增大加HClCuCl2CuCl2减少加CuCl2电解水型阳极OH－放电，阴极H＋放电NaOHH2O增大增大加H2OH2SO4H2O增大减小加H2ONa2SO4H2O增大不变加H2O放出氢气生成碱型阴极H＋放电NaCl电解质 和水部分离子浓度减少增大加HClKBr加HBr放出氧气生成酸型阳极OH－放电AgNO3电解质 和水部分离子浓度减少减小加Ag2OCuSO4加CuO
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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