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二、电解规律

原电池 电解池 金属的电化学腐蚀与防护 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 电解池中阴阳极放电顺序的判定规则,即离子在电极上得失电子的优先次序。

从哪来 建立在“二、工业生产条件选择”之上。工业电解(如氯碱工业、铝的冶炼)需根据电极反应选择合适电解质,其核心依据正是电解规律中离子的放电顺序,决定了产物及能耗。

为什么 电解本质是氧化还原反应,电极上发生的是离子得失电子。不同离子得电子能力(氧化性)和失电子能力(还原性)不同。 1. 阴极:阳离子得电子。氧化性越强,越容易得电子。因此放电顺序为:氧化性强的阳离子 > H⁺ > 氧化性弱的阳离子。 2. 阳极:阴离子失电子。还原性越强,越容易失电子。若为惰性电极,还原性强的阴离子 > OH⁻ > 还原性弱的阴离子;若为活性电极,电极本身优先失电子。 这是由物质本性(电极电势/离子性质)决定的热力学趋势,决定了电流通过时哪种粒子先参与反应。

口诀记忆法** 适合:形象思维强、短期记忆需求高、基础薄弱的学生。 **内容
阴极(得电子):K⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺ < H⁺ < Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Au³⁺ (口诀:钾钙钠镁铝,氢锌铁铜银金——越靠后越容易放电) 阳极(失电子,惰性电极):S²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > 含氧酸根 (口诀:硫碘溴氯氢氧根——越靠前越容易放电) 操作:让学生背诵口诀,并强调“阴极看后,阳极看前”。
氧化还原能力分析法** 适合:逻辑推理能力强、理解型、基础较好的学生。 **内容
不背顺序,而是分析离子的氧化还原性。 1. 阴极:谁氧化性强,谁抢电子。 - 金属活动性顺序表中,H之前的金属阳离子(K⁺~Al³⁺)氧化性极弱,H⁺比它们强,所以H⁺先放电。 - H之后的金属阳离子(Cu²⁺、Ag⁺等)氧化性强于H⁺,所以它们先放电。 2. 阳极:谁还原性强,谁丢电子。 - 简单阴离子(S²⁻、I⁻、Br⁻、Cl⁻)还原性强,易失电子。 - OH⁻还原性中等。 - 含氧酸根(SO₄²⁻、NO₃⁻等)中中心原子处于最高价,极难失电子,还原性最弱,故最后放电。 操作:引导学生从元素化合价和金属活动性顺序推导放电顺序。
工业实例反推法** 适合:应用导向型、对理论抽象感到困难、喜欢联系实际的学生。 **内容
从“工业生产条件选择”切入。 1. 为什么电解NaCl溶液能制NaOH和Cl₂,而不是Na和Cl₂? - 阴极:Na⁺和H⁺竞争,H⁺赢了(因为Na⁺氧化性太弱),产生H₂。 - 阳极:Cl⁻和OH⁻竞争,Cl⁻赢了(因为Cl⁻还原性强于OH⁻),产生Cl₂。 2. 为什么电解熔融NaCl能制Na? - 没有水,没有H⁺,Na⁺只能放电。 3. 为什么电解CuSO₄溶液能精炼铜? - 阴极:Cu²⁺和H⁺竞争,Cu²⁺赢了(因为Cu²⁺氧化性强于H⁺),析出Cu。 操作:通过对比不同工业场景,让学生理解放电顺序如何决定产物,从而反推规律。
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练一道
基础题
用惰性电极电解饱和NaCl溶液,写出阴极和阳极的电极反应式。
变式
用石墨电极电解CuSO₄溶液,当电路中通过2mol电子时,阴极析出物质的质量为多少?
试试手自己判
检测题
用惰性电极电解下列溶液,阴极和阳极产物均含气体的是( ) A. CuSO₄溶液 B. NaCl溶液 C. AgNO₃溶液 D. CuCl₂溶液
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
- 选B为正确。
- 解析:
- A. CuSO₄:阴极Cu(固体),阳极O₂(气体)。不符。
- B. NaCl:阴极H₂(气体),阳极Cl₂(气体)。符合。
- C. AgNO₃:阴极Ag(固体),阳极O₂(气体)。不符。
- D. CuCl₂:阴极Cu(固体),阳极Cl₂(气体)。不符。
- 若学生选错,需检查其是否掌握了“H⁺在阴极放电”和“Cl⁻在阳极放电”的规律。
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