2013年高中化學(xué)第四章第三節(jié)電解池精品課件新人教版選修4

1、第三節(jié)電解池第三節(jié)電解池課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1.理解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和理解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。電池反應(yīng)方程式。2了解電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅了解電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅以及電冶金等電解原理的應(yīng)用。以及電冶金等電解原理的應(yīng)用。3掌握電解原理的有關(guān)計(jì)算。掌握電解原理的有關(guān)計(jì)算。新知初探自學(xué)導(dǎo)引新知初探自學(xué)導(dǎo)引自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、電解原理一、電解原理1電解的概念電解的概念使電流通過使電流通過_溶液而在陰、陽(yáng)兩極引溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起起_的過程。的過程。電解質(zhì)電解質(zhì)氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)2電解池電解池(1)概念：將概念：將_轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)

2、變?yōu)開的裝置。的裝置。電能電能化學(xué)能化學(xué)能(2)陽(yáng)極與陰極陽(yáng)極與陰極陽(yáng)極：與電源陽(yáng)極：與電源_相連的電極。相連的電極。陰極：與電源陰極：與電源_相連的電極。相連的電極。(3)構(gòu)成條件構(gòu)成條件(如圖如圖)_電源；電源；兩個(gè)電極；兩個(gè)電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；_。正極正極負(fù)極負(fù)極直流直流構(gòu)成閉合回路構(gòu)成閉合回路(4)工作原理工作原理電極名稱電極名稱陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有有_物物質(zhì)析出質(zhì)析出 有有_氣氣體生成體生成離子移動(dòng)離子移動(dòng)陽(yáng)離子移向陽(yáng)離子移向陰離子移向陰離子移向反應(yīng)類型反應(yīng)類型_反反應(yīng)應(yīng)_反反應(yīng)應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng)式式Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2電

3、池反應(yīng)電池反應(yīng)紅色紅色黃綠色黃綠色還原還原氧化氧化結(jié)論：電解質(zhì)溶液的結(jié)論：電解質(zhì)溶液的_過程，就是電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。解質(zhì)溶液的電解過程。導(dǎo)電導(dǎo)電二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣(1)在在NaCl溶液中存在著溶液中存在著Na、Cl、H、OH四種離子四種離子,且陰、陽(yáng)離子的放電順序?yàn)榍谊?、?yáng)離子的放電順序?yàn)? Cl_OH，H _Na。即陰、陽(yáng)。即陰、陽(yáng)兩極的電極反應(yīng)分別為：兩極的電極反應(yīng)分別為：陽(yáng)極：陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2，發(fā)生了，發(fā)生了_反應(yīng)。反應(yīng)。陰極：陰極：2H2e=H2，發(fā)生了，發(fā)生了_反應(yīng)。反應(yīng)。氧化

4、氧化還原還原氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)2電鍍電鍍(1)定義：電鍍是應(yīng)用定義：電鍍是應(yīng)用_原理在某些金屬原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他表面鍍上一薄層其他_或或_的方法。的方法。(2)電鍍池的構(gòu)成電鍍池的構(gòu)成電解電解金屬金屬合金合金3電解精煉銅電解精煉銅2Cl2e=Cl22Na2e=2Na自主體驗(yàn)自主體驗(yàn)判斷正誤判斷正誤1在電解池中，與外接電源正極相連的電在電解池中，與外接電源正極相連的電極是陽(yáng)極。極是陽(yáng)極。()2用惰性電極電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解用惰性電極電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液水，故溶液pH不變。不變。()3電解任何物質(zhì)陽(yáng)極上失電子數(shù)與陰極上電解任何物質(zhì)陽(yáng)極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等。得

5、電子數(shù)相等。()4電解精煉銅時(shí)，用純銅作陽(yáng)極，粗銅作電解精煉銅時(shí)，用純銅作陽(yáng)極，粗銅作陰極。陰極。()5工業(yè)上用電解熔融氧化鎂的方法制取工業(yè)上用電解熔融氧化鎂的方法制取Mg。()6用用U形管作電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，通電形管作電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，通電前在前在U形管的兩端滴加幾滴石蕊試液，通電形管的兩端滴加幾滴石蕊試液，通電后陽(yáng)極處溶液變藍(lán)。后陽(yáng)極處溶液變藍(lán)。()答案：答案：1. 2.3.4.5.6.要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)突破講練互動(dòng)電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引1 電解飽和食鹽水時(shí)陰極區(qū)溶液為電解飽和食鹽水時(shí)陰極區(qū)溶液為什么呈堿性？什么呈堿性？提示：提示：電解飽和食鹽水

6、過程中，因離子放電電解飽和食鹽水過程中，因離子放電順序?yàn)轫樞驗(yàn)镠Na，所以，所以H在陰極上得電子在陰極上得電子而生成而生成H2，破壞了水的電離平衡，促進(jìn)了水，破壞了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離；使陰極區(qū)溶液中的電離；使陰極區(qū)溶液中c(OH)c(H)，所以陰極區(qū)溶液呈堿性。所以陰極區(qū)溶液呈堿性。要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷陰離子放電順序：陰離子放電順序：即：活性陽(yáng)極即：活性陽(yáng)極(金屬金屬)無(wú)氧酸根離子無(wú)氧酸根離子OH含氧酸根離子。含氧酸根離子。2陰極產(chǎn)物的判斷陰極產(chǎn)物的判斷與電極材料無(wú)關(guān)，直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序與電極材料無(wú)關(guān)，直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷。進(jìn)行判斷。陽(yáng)離子放電

7、順序：陽(yáng)離子放電順序：特別提醒特別提醒即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用1(2012東莞高二檢測(cè)東莞高二檢測(cè))用惰性電極電解稀用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一的混合液，最初一段時(shí)間陰極和陽(yáng)極上分別析出的物質(zhì)分別是段時(shí)間陰極和陽(yáng)極上分別析出的物質(zhì)分別是()AH2和和Cl2BCu和和Cl2CH2和和O2 DCu和和O2探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引2電解精煉銅時(shí)，電解精煉銅時(shí)，CuSO4溶液的濃度溶液的濃度如何變化？如何變化？提示：提示：由于陽(yáng)極上溶解的金屬為由于陽(yáng)極上溶解的金屬為Fe、Zn、Ni、Cu等，而在陰極上只有等，而在陰極上只有Cu析出，根據(jù)電析出，根據(jù)電子守恒，溶解的子守恒，溶解

8、的Cu的量小于析出的的量小于析出的Cu的量，的量，所以溶液中所以溶液中CuSO4的濃度逐漸減小。的濃度逐漸減小。惰性電極電解電解質(zhì)溶液的惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律規(guī)律要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1鹽溶液鹽溶液放電順序：放電順序：特別提醒特別提醒(1)若陰極為若陰極為H放電，則陰極區(qū)放電，則陰極區(qū)c(OH)增大增大, pH增大增大;若陽(yáng)極區(qū)若陽(yáng)極區(qū)OH放電放電,則陽(yáng)極區(qū)則陽(yáng)極區(qū)c(H)增大，增大，pH減小減小;若陰、陽(yáng)極同時(shí)有若陰、陽(yáng)極同時(shí)有H、OH放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外飽和溶液例外)。(2)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法：電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的

9、方法：“少什么加少什么加什么，少多少加多少，一般加陽(yáng)極產(chǎn)物與陰什么，少多少加多少，一般加陽(yáng)極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的反應(yīng)物極產(chǎn)物的反應(yīng)物”。即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用2下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放依次分別盛放100 g 5.00%的的NaOH溶液、足溶液、足量的量的CuSO4溶液和溶液和100 g 10.00%的的K2SO4溶溶液，電極均為石墨電極。液，電極均為石墨電極。(1)接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得丙中接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4濃度為濃度為10.47%,乙中乙中c電極質(zhì)量增加。電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題：據(jù)此回答問題：電源的電源的N端

10、為端為_極；極；電極電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為上發(fā)生的電極反應(yīng)為_；列式計(jì)算電極列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：下的體積：_；電極電極c的質(zhì)量變化是的質(zhì)量變化是_g；電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因：變化，簡(jiǎn)述其原因：甲溶液甲溶液_；乙溶液乙溶液_；丙溶液丙溶液_；(2)如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？_。解析：解析：(1)乙中乙中c電極質(zhì)量增加，說明電極質(zhì)量增加，說明c處發(fā)處發(fā)生的反應(yīng)為：生的反應(yīng)為：Cu22e=Cu，c電極

11、應(yīng)為電極應(yīng)為陰極，則陰極，則M為負(fù)極，為負(fù)極，N為正極。為正極。甲中放的是甲中放的是NaOH溶液，電解時(shí)實(shí)質(zhì)上是溶液，電解時(shí)實(shí)質(zhì)上是電解水，電解水，b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH4e=2H2OO2。而要求算出。而要求算出b電極上電極上產(chǎn)生的氣體體積，就必須先根據(jù)丙中產(chǎn)生的氣體體積，就必須先根據(jù)丙中K2SO4濃度的變化計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目。濃度的變化計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目。設(shè)丙中電解水的質(zhì)量為設(shè)丙中電解水的質(zhì)量為x g，由電解前后溶質(zhì)，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等可得：質(zhì)量相等可得：10010%(100 x) 10.47%，x4.5 g，所以整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移了，所以整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0

12、.5 mol電子，根據(jù)電極方程式可計(jì)算出電子，根據(jù)電極方程式可計(jì)算出b電電極放出的極放出的O2為為0.125 mol，其體積為，其體積為2.8 L，c電極上析出的銅為電極上析出的銅為0.25 mol,其質(zhì)量為其質(zhì)量為16 g。甲中電解的是水，甲中電解的是水，NaOH濃度增大；乙中濃度增大；乙中水電離出來的水電離出來的OH放電，放電，H濃度增大；丙濃度增大；丙中電解的也是水，雖然中電解的也是水，雖然K2SO4濃度變大，但濃度變大，但pH不變。不變。(2)銅全部析出時(shí)溶液變?yōu)殂~全部析出時(shí)溶液變?yōu)镠2SO4溶液，電解溶液，電解仍可以進(jìn)行。仍可以進(jìn)行。16堿性增大，因?yàn)殡娊夂螅繙p少堿性增大，因?yàn)殡?/p>

13、解后，水量減少,溶液中溶液中NaOH濃度增加酸性增大，因?yàn)殛?yáng)濃度增加酸性增大，因?yàn)殛?yáng)極上極上OH生成生成O2，溶液中，溶液中H濃度增加酸濃度增加酸堿性大小沒有變化，因?yàn)閴A性大小沒有變化，因?yàn)镵2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性(2)能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)槟芾^續(xù)進(jìn)行，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)槿芤阂艳D(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)題型探究權(quán)威預(yù)測(cè)題型探究權(quán)威預(yù)測(cè)電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用 (2010高考海南卷改編題高考海南卷改編題)利用電解法可利用電解法可將含有將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提

14、純，等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是下列敘述正確的是()A電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極B電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)C精銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是精銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu=Cu22eD電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量Ag、Pt等金屬的陽(yáng)極泥等金屬的陽(yáng)極泥【解析解析】電解法精煉金屬銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)電解法精煉金屬銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極，失去電子逐漸溶解，極，失去電子逐漸溶解，Cu2得到電子后析得到電子后析出，附著在陰極上，故精銅作陰極；在電解出，附著在陰極上，故精銅作陰極；在電解池中，陰極接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，池中，陰極接電源的負(fù)極，

15、發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極接電源的正極陽(yáng)極接電源的正極,發(fā)生氧化反應(yīng)，發(fā)生氧化反應(yīng)，A、B、C錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；越活潑的金屬越易失去電子，故比銅活潑的越活潑的金屬越易失去電子，故比銅活潑的Fe、Zn先失去電子先失去電子,變成變成Fe2、Zn2進(jìn)入溶進(jìn)入溶液，然后是銅失去電子液，然后是銅失去電子,變成變成Cu2進(jìn)入溶液進(jìn)入溶液, 因因Ag、Pt等金屬不如銅活潑，故在銅溶解后等金屬不如銅活潑，故在銅溶解后便沉淀在陽(yáng)極底部成為陽(yáng)極泥，便沉淀在陽(yáng)極底部成為陽(yáng)極泥，D正確。正確?！敬鸢复鸢浮緿【規(guī)律方法規(guī)律方法】分析電解原理應(yīng)用的主要思分析電解原理應(yīng)用的主要思路：路：通電前：判斷電解質(zhì)溶液的電離過程通電前：判斷電解質(zhì)

16、溶液的電離過程(包括電包括電解質(zhì)和水的電離解質(zhì)和水的電離)及存在的離子。及存在的離子。通電后：判斷陰、陽(yáng)離子的放電順序及離子通電后：判斷陰、陽(yáng)離子的放電順序及離子的移動(dòng)方向。的移動(dòng)方向。電解結(jié)果：分析兩極現(xiàn)象、水的電離平衡、電解結(jié)果：分析兩極現(xiàn)象、水的電離平衡、離子濃度、溶液酸堿性、離子濃度、溶液酸堿性、pH變化等。變化等。 用兩支惰性電極插入用兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液中，通電電解，當(dāng)電解液的溶液中，通電電解，當(dāng)電解液的pH從從6.0變變?yōu)闉?.0時(shí)時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒有氫氣析出且電解設(shè)電解時(shí)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液在電解前后體積變化可以忽略)，電

17、極上析，電極上析出銀的質(zhì)量大約是出銀的質(zhì)量大約是()A27 mgB54 mgC108 mg D216 mg有關(guān)電解的計(jì)算有關(guān)電解的計(jì)算【解析解析】在陽(yáng)極，水電離出的在陽(yáng)極，水電離出的OH放電，放電，破壞了水的電離平衡，破壞了水的電離平衡，H濃度增大。由題濃度增大。由題意知：意知：n(H)0.5 L(103106)molL15104mol，陰陽(yáng)兩極得失電子數(shù)目相等，陰陽(yáng)兩極得失電子數(shù)目相等,陰極析出的銀的物質(zhì)的量等于陽(yáng)極產(chǎn)生陰極析出的銀的物質(zhì)的量等于陽(yáng)極產(chǎn)生H的物質(zhì)的量，的物質(zhì)的量，m(Ag)5104mol108 gmol1103mg/g54 mg?！敬鸢复鸢浮緽【規(guī)律方法規(guī)律方法】電化學(xué)計(jì)算的

18、常用方法電化學(xué)計(jì)算的常用方法(1)根據(jù)電子守恒計(jì)算根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式中的計(jì)量關(guān)系計(jì)算根據(jù)總反應(yīng)式中的計(jì)量關(guān)系計(jì)算先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式或直接先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式或直接運(yùn)用總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式運(yùn)用總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算根據(jù)關(guān)系式計(jì)算利用得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量利用得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的

19、橋梁，建立所需關(guān)系式。如之間的橋梁，建立所需關(guān)系式。如4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH。電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用電化學(xué)知識(shí)既可以結(jié)合學(xué)科內(nèi)知識(shí)，如化學(xué)電化學(xué)知識(shí)既可以結(jié)合學(xué)科內(nèi)知識(shí)，如化學(xué)現(xiàn)象的判斷和分析、定量實(shí)驗(yàn)的操作要求、現(xiàn)象的判斷和分析、定量實(shí)驗(yàn)的操作要求、氧化還原反應(yīng)問題的分析等，也可以涉及學(xué)氧化還原反應(yīng)問題的分析等，也可以涉及學(xué)熱點(diǎn)示例思維拓展熱點(diǎn)示例思維拓展科間知識(shí)的綜合應(yīng)用，如聯(lián)系物理學(xué)中有關(guān)科間知識(shí)的綜合應(yīng)用，如聯(lián)系物理學(xué)中有關(guān)和電池的連接、阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定等，和電池的連接、阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定等，還可與生產(chǎn)和生活實(shí)際還可與生產(chǎn)和生活實(shí)際(如金屬的腐蝕和防如

20、金屬的腐蝕和防護(hù)護(hù))、金屬的回收等問題聯(lián)系。、金屬的回收等問題聯(lián)系。經(jīng)典案例經(jīng)典案例某研究性學(xué)習(xí)小組的學(xué)生為了某研究性學(xué)習(xí)小組的學(xué)生為了從含有從含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的廢液中回收的廢液中回收Cu，設(shè)計(jì)了兩種方案并進(jìn)行評(píng)價(jià)。請(qǐng)回答有，設(shè)計(jì)了兩種方案并進(jìn)行評(píng)價(jià)。請(qǐng)回答有關(guān)問題：關(guān)問題：方案方案1：向廢液中加入過量的鐵粉，充分反：向廢液中加入過量的鐵粉，充分反應(yīng)后，應(yīng)后，_。在所得濾渣中加入足量的鹽酸。在所得濾渣中加入足量的鹽酸,充分反應(yīng)后，再過濾即得到銅。充分反應(yīng)后，再過濾即得到銅。方案方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液：在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的的pH1，用銅和石墨作電極進(jìn)行電解。當(dāng)，用銅和石墨作電極進(jìn)行電解。當(dāng)觀察到觀察到_時(shí)，即停止電解，這時(shí)要回時(shí)，即停止電解，這時(shí)要回收的收的Cu已全部析出。已全部析出。(1)方案方案1中涉及的四種陽(yáng)離子的氧化性由