人教版選修四高中化學(xué)電解池課件

1、第四章第三節(jié)電解池第四章第三節(jié)電解池【思考】電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電跟金屬的導(dǎo)電原理是否相同？溶液：水合離子的定向移動(dòng)金屬：自由電子的定向移動(dòng)【思考】電解質(zhì)溶液與金屬間如何傳遞電荷？（以原電池為例）物質(zhì)在電極得失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)【思考】電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電跟金屬的導(dǎo)電原理是否相同？溶液：水合現(xiàn)象：電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)與電源正極相連的電極上有氣泡析出，有刺激性氣味，使?jié)櫇竦陌咨腒I淀粉試紙變藍(lán)；與電源負(fù)極相連的電極上有紅色物質(zhì)析出。一段時(shí)間后，溶液顏色變淺石墨石墨 CuCl2溶液【演示實(shí)驗(yàn)】氯化銅溶液的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程現(xiàn)象：電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)與電源正極相連的電極上有氣

2、泡析出電解氯化銅溶液微觀模擬電解氯化銅溶液微觀模擬一、電解池及其工作原理1.電解： 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。電解池： 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。2. 形成電解池的條件eeCCCuCl2溶液陰極陽極直流電源及與電源相連的兩個(gè)電極電解質(zhì)溶液或熔融的離子化合物內(nèi)外電路形成閉合回路陰極：與電源負(fù)極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)陽極：與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)隋性電極：只導(dǎo)電,不參與氧化還原反應(yīng)(例如：C、Pt、Au)活性電極： 既導(dǎo)電又參與氧化還原反應(yīng)（優(yōu)于溶液中的離子）一般為除了Au、Pt外的金屬材料陽離子 陰離子 人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36

3、張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)一、電解池及其工作原理1.電解： 使電流通過電解質(zhì)溶液3. 電極反應(yīng)和電解總反應(yīng)( 陽氧陰還 )陽極：2Cl- - 2e=Cl2 (氧化）陰極：Cu2+2e=Cu (還原）總反應(yīng)：Cu2+2Cl- Cu+Cl2 (氧化）通電 電解CuCl2水溶液時(shí)，向陽極遷移的離子有哪些？為何陽極是Cl-放電；向陰極遷移的離子有哪些？為何放電的是Cu2+。電解時(shí)離子放電有何規(guī)律 ？思考：eeCCCuCl2溶液陰極陽極人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)3. 電極反應(yīng)和電解總反應(yīng)(

4、陽氧陰還 )陽極：2Cl- 4. 電解時(shí)溶液中離子放電順序（1）陰極:陽離子放電，得電子能力強(qiáng)的先放電（2）陽極:陽極是惰性電極：陰離子放電，失電子能力強(qiáng)的先放電S2IBrCl OH最高價(jià)含氧酸根離子F- 若陽極是活性電極：電極材料失電子。Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+ Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ (H+)酸性溶液中水溶液中只考慮這部分陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。中性及堿性溶液中人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)4. 電解時(shí)溶液中離子放電順序（1）陰極:陽離子放電，得電課堂練習(xí)1：如圖為直流

5、電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是：A. 逸出氣體的體積a電極的小于b電極的B. 一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體C. a電極附近呈紅色，b電極附近出現(xiàn)藍(lán)色D. a電極附近呈藍(lán)色，b電極附近出現(xiàn)紅色abNa2SO4溶液分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物確定陰陽兩極及反應(yīng)離子二人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)課堂練習(xí)1：如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通(2)寫出電極反應(yīng)式Cu()

6、 。Cu() 。(1)寫出直流電源的電極名稱 a: 。直流電源 Cu（） Cu（）ab稀硫酸溶液(3)總反應(yīng)方程式課堂練習(xí)2：練習(xí)二人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)(2)寫出電極反應(yīng)式(1)寫出直流電源的電極名稱直流電源 用惰性電極電解下列各組溶液，試寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。第1組：H2SO4溶液、 NaOH溶液、NaNO3溶液第2組：鹽酸、飽和ZnCl2溶液第3組：CuSO4溶液、AgNO3溶液第4組：NaCl溶液、KI溶液練習(xí)：電解一段時(shí)間后，判斷溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將如何變化?溶液的PH值將如何變化?加入什么物質(zhì)可以使電

7、解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前?人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT) 用惰性電極電解下列各組溶液，試寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。練 （1）電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí)，實(shí)質(zhì)上是電解水。如電解H2SO4、HNO3NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：陽極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極： 4H+ +4e2H2 總反應(yīng)：2H2O O2 +2H2 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的水即可。電解水型！通電二、電解規(guī)律的討論：(用惰性電極電解時(shí))C或PtC或Pt 溶液人教版選修四高中化

8、學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT) （1）電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí)， 電解無氧酸溶液(氫氟酸除外)、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液時(shí)，實(shí)質(zhì)上是電解質(zhì)本身被電解。如電解鹽酸、CuCl2溶液等時(shí) 電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(加入一定量的HCl氣體、CuCl2固體)陽極： 2Cl 2eCl2陰極： 2H+ +2e H2 總反應(yīng)：2HCl Cl2 + H2 電解鹽酸電解溶質(zhì)型！通電C或PtC或Pt 溶液人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解

9、池(共36張PPT) 電解無氧酸溶液(氫氟酸除外)、不活潑金屬的 電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí)，電解質(zhì)和水都有一部分被電解，如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽極 ： 4OH4e2H2O +O2陰極 ： 2Cu2+ +4e2Cu總反應(yīng)： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液放氧生酸型！通電C或PtC或Pt 溶液人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT) 電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí)，電解質(zhì)陽極 ： 4

10、電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液時(shí)，電解質(zhì)和水都有一部分被電解，如電解NaCl溶液等。 電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的無氧酸（HCl）。陽極 ： 2Cl 2eCl2陰極 ： 2H+ +2e H2 總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2 + H2 電解NaCl溶液放氫生堿型！通電C或PtC或Pt 溶液人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT) 電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液時(shí)，電解質(zhì)和 課后練習(xí)：從NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl、Na+、OH等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子

11、組成電解質(zhì)，采用惰性電極對(duì)其溶液進(jìn)行電解。兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 ；若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能為 ；兩極分別放出氣體，且體積比為1：1，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 。練習(xí)基礎(chǔ)練習(xí)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)課后練習(xí)：從NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、課后練習(xí)：從NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl、Na+、OH等離子中選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，采用惰性電極對(duì)其溶液進(jìn)行電解。兩極分別放出H2和O2，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 ；若陰極析出金屬，陽極放出O2，

12、電解質(zhì)的化學(xué)式可能為 ；兩極分別放出氣體，且體積比為1：1，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 。(4)電解一段時(shí)間后，溶液的PH增大， (不考慮鹽的水解)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是 ；(5)若采用銅為陽極，鐵為陰極，電解質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變（不考慮水解和溶液的體積變化），電解質(zhì)的化學(xué)式可能為 ；練習(xí)基礎(chǔ)練習(xí)課后練習(xí)：從NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、小結(jié)：3. 恢復(fù)電解質(zhì)溶液到電解前 陰極H+放電產(chǎn)生H2，陰極區(qū)域pH變大。 陽極OH-放電產(chǎn)生O2，陽極區(qū)域pH變小。2. 討論電解一段時(shí)間后，溶液中的pH變化(不考慮鹽的水解)：討論電解池放電過程中電極區(qū)域PH值的變化：電解過程中,只產(chǎn)生H2， p

13、H 。電解過程中,只產(chǎn)生O2，pH 。電解過程中,既產(chǎn)生H2，又產(chǎn)生O2：則原溶液呈酸性的pH ;b.原溶液呈堿性的pH ;c. 原溶液呈中性的pH 。電解過程中, 無H2和O2產(chǎn)生, pH幾乎不變.變小變大變小變大不變.練習(xí)基礎(chǔ)練習(xí)小結(jié)：3. 恢復(fù)電解質(zhì)溶液到電解前 陰極H+放電產(chǎn)生H2，總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2 + Cl2 三、電解的應(yīng)用1. 電解飽和食鹽水-氯堿工業(yè)（1）氯堿工業(yè)的反應(yīng)原理 陽極 ： 2Cl 2eCl2陰極 ： 2H+ +2e H2 通電+Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH） 陽 極金屬鈦網(wǎng)陰

14、極碳鋼網(wǎng)陽離子交換膜（只允許陽離子通過）總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2N總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2 + Cl2 三、電解的應(yīng)用1. 電解飽和食鹽水-氯堿工業(yè)（1）氯堿工業(yè)的反應(yīng)原理 陽極 ： 2Cl 2eCl2陰極 ： 2H+ +2e H2 （2）陽離子交換膜的作用（只允許陽離子通過）把電解槽隔成陰極室和陽極室，防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸，避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)影響氫氧化鈉的質(zhì)量。通電總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2N鍍層金屬陽極鍍件陰極含鍍層金屬陽離子的溶液作電解液3. 電鍍 電鍍是應(yīng)用電解原理在金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程。（3）電鍍裝置（電鍍池）的組成陽

15、極參加反應(yīng)的電解電鍍過程中電解質(zhì)溶液的成分和濃度基本保持不變。陽極(純銅)：Cu-2e- =Cu2+（2）鍍銅反應(yīng)原理總反應(yīng)：Cu + Cu2+= Cu2+Cu 陰極(鍍件)：Cu2+2e-=Cu（4）電鍍的特點(diǎn)練習(xí)：設(shè)計(jì)電鍍池完成給鐵鍍鋅。（1）概念：鍍件含鍍層金屬陽離子的鹽溶液鍍層金屬鍍層金屬陽極鍍件陰極含鍍層金屬陽離子的溶液作電解2. 銅的電解精煉 （1）粗銅所含的雜質(zhì):Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅CuSO4溶液 （2）粗銅的精煉粗銅陽極純銅陰極CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解。陽極：陰極： Cu2+ +2eCuZn: Fe : Ni : Cu:Ag Au Zn 2e = Zn

16、2+Fe 2e = Fe2+Ni 2e = Ni2+Cu 2e = Cu2+ 陽極泥2. 銅的電解精煉 （1）粗銅所含的雜質(zhì):Zn、Fe、N（3）電解精煉銅原理（總結(jié)）粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）：Cu 2e- = Cu2+陰極（純銅）： Cu2+ + 2e- = Cu粗銅中比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；粗銅中比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì) 沉積形成陽極泥；電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變（略變?。唬?）電解精煉銅原理（總結(jié)）粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（4.電冶金冶煉活潑金屬 K Al AlCl3 ？MgO ？ MgCl2 (熔融) = Mg +

17、 Cl2通電2NaCl (熔融) = 2Na + Cl2通電2Al2O3 (熔融) = 4Al + 3O2通電冰晶石結(jié)論：電解法是冶煉金屬的一種重要方法， 是最強(qiáng)有力的氧化還原的手段。電解熔融NaCl制取Na4.電冶金冶煉活潑金屬 K Al AlCl3 ？MgO 原電池與電解池的比較:電解池能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極 發(fā)生還原反應(yīng)的電極 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能陽極（接電源正極）陰極（接電源負(fù)極）陰離子向陽極遷移陽離子向陰極遷移原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能負(fù)極正極陰離子向負(fù)極遷移陽離子向正極遷移相同點(diǎn)(從原理分析)都是氧化還原反應(yīng)練習(xí) 原電池與電解池的比較:電解池能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方向發(fā)生氧例

18、. 某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3:1。用石墨做電極電解該混合溶液時(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是 A. 陰極自始至終只析出H2 B. 陽極先析出Cl2，后析出O2 C. 電解最后階段為電解水 D. 溶液pH不斷增大，最后為7三四、幾個(gè)相關(guān)問題 1.電解質(zhì)溶液為混合物變式： 用鉑電極電解CuSO4和KNO3的混合溶液500 mL，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩極均得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L 的氣體，則原混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度為 A. 0.5 mol /L B. 0.8 mol /L C. 1.0 mol /L D. 1.5 mol /L

19、 例. 某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的例題： 如圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是A. P是電源的正極B. F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH- - 4e-=2H2O+O2C. 電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應(yīng)D. 通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變2. 多個(gè)電解池串聯(lián)三人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)例題： 如圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述三判斷下列裝置為原電池還是電解池，寫出各裝置中的電極反應(yīng)和總反應(yīng)。 人教版選修四高

20、中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)三判斷下列裝置為原電池還是電解池，寫出各裝置中的電極反應(yīng)和總例題：如右圖所示，下列敘述正確的是A Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C Y與濾紙接觸處有氧氣生成D X為濾紙接觸處變紅 3. 原電池與電解池串聯(lián)KI淀粉溶液人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)例題：如右圖所示，下列敘述正確的是KI淀粉溶液人教版選修四例： 用兩支惰性電極插入500mLCuNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的PH值從6.0變?yōu)?.0時(shí)(設(shè)電解時(shí)陰極沒

21、有氫氣析出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極增加的質(zhì)量大約是： A. 16mg B. 32mg C. 64mg D. 128mg4.利用得、失電子守恒的計(jì)算三基礎(chǔ)練習(xí)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)例： 用兩支惰性電極插入500mLCuNO3溶液中，通電電 1.某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl +2 Ag AgCl+H2能進(jìn)行，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，如下圖所示，你認(rèn)為可行的方案是：課堂練習(xí)：AgC鹽酸溶液 AAgAg鹽酸溶液 CFeAg鹽酸溶液 BAgAg鹽酸溶液 D三人教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT)人

22、教版選修四高中化學(xué)4-3-電解池(共36張PPT) 1.某同學(xué)為了使反應(yīng)2HCl +2 Ag 2（08上海卷改編）取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)b電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色。（1）a電極的電極名稱是 ； a電極附近溶液的pH （填“變大”、“變小”、或“不變”）；若有0.02mol電子流入電源正極，理論上a極可產(chǎn)生 mol氣體。（2）b極的電極反應(yīng)式為： ；內(nèi)圈為白色的原因是（用離子方程式表達(dá)）： 。三2（08上海卷改編）取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試 3.用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液，電解一段時(shí)間后，再加入W，能使溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，符合題意的一組是：課堂練習(xí)：XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3三 3.用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液，電解一段時(shí)間后，4.如圖所示裝置，電極a、b分別為Ag和Pt，電極c、d為石墨。通電一段時(shí)間后，在c、d上共收集到336mL（標(biāo)況）氣體?；卮穑赫n堂練習(xí)：（1）直流電源中，M為 極；（2）Pt電極上生成的物質(zhì)是 ，質(zhì)量為 g；（3）電源輸出的電子，其物質(zhì)的量與電極b、c分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)