化学：第四章第三节《电解池》原创课件(人教版选修4)-修改版

第四章电化学基础第三节电解池人教版选修4·化学反应原理〖复习回顾〗原电池：将化学能转变为电能的装置。想一想：构成原电池的条件是什么?ZnCuCuCl2溶液e－e－⑴两个活性不同的电极⑵电解质溶液(一般与活泼性强的电极能发生氧化还原反应)⑶形成闭合回路(4)自发进行的氧化还原反应〖复习回顾〗原电池：将化学能转变为电能的装置。问一问：原电池的电极如何判断?ZnCuCuCl2溶液e－e－负极正极较活泼金属较不活泼金属或非金属电子流出电子流入氧化反应还原反应联想*质疑GZnCuCCCuCl2溶液负极：正极：电池总反应：CuCl2溶液如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？〖复习回顾〗写一写：原电池的电极反应式?Zn–2e-=Zn2+Cu2+＋2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu探究实验－－如图所示，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入盛有CuCl2溶液的烧杯中，再接通12V直流电,观察现象。约3～5min后切断电源。CCCuCl2阴极阳极CuCl2溶液＋－CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2一、电解原理实验4-2：用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液阴极阳极氯气铜CuCl2溶液有气泡，气体有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝碳棒上有一层红色的物质析出现象：阴极：阳极：——铜——Cl2结论：电解氯化铜溶液微观模拟实验分析：第三节电解池一、电解原理1、电解：在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。注意：①电流必须是直流而不是交流。②熔融态的电解质也能被电解。2、电解池:借助于引起的装置，也就是把转变为的装置叫做电解池或电解槽。故电解是一个非自发的氧化还原反应。电流氧化还原反应电能化学能【思考1】电解池的两极是怎样确定的？３、两个电极及电极反应阴极：与电源负极相连——电子流进——还原反应阳极：与电源正极相连——电子流出——氧化反应⑴、两个电极的确定及电极反应e－e－CCCuCl2溶液阴极阳极⑵、两个电极的类型：惰性电极(铂、金、石墨)：——仅仅导电，不参与反应活性电极(除铂、金外的金属)：——既可以导电、又可以参与电极反应惰性电极与活性电极【思考2】形成电解池的条件是什么？CuCuCuCl2溶液阴极阳极CCCuCl2溶液阴极阳极4、形成电解池的条件e－e－CCCuCl2溶液（2）与电源相连的两个电极（3）电解质溶液或熔化的电解质（4）形成闭合回路阴极阳极【思考3】在电解过程中，电子、离子是如何形成闭合回路的？(1)直流电源；电子的流向:电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）离子定向移动的方向:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。【思考4】电解质溶液导电的实质是什么？e－e－CCCuCl2溶液阴极阳极5、电解质溶液导电的实质对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。【思考5】如何书写电极反应方程式和总方程式？通式：阴极：氧化剂＋ne-=还原产物阳极：还原剂－ne-=氧化产物总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子（考虑电子守恒）６、电极反应式的书写：（以电解CuCl2为例）e－e－CCCuCl2溶液阴极阳极阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阴极：Cu2++2e-＝Cu还原反应阳极：2Cl--2e-＝Cl2↑氧化反应总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑电解加CuCl2溶液变小【思考6】电解后氯化铜的浓度如何变化？【思考7】若要使电解质溶液复原，怎么办？【思考8】什么叫放电？阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。【思考9】为什么Cu2+、Cl-放电，而不是H+和OH-？阴离子放电：与阴离子的还原性的相对强弱有关阳离子放电：与阳离子的氧化性的相对强弱有关【思考10】阴阳离子的放电顺序是什么？阴极：氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属S2－I－Br－Cl－OH－NO3－SO42－F－阳极：还原性强的离子先失电子7.电解质在水溶液中放电顺序除Pt、AuAg+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸中)Pb2+Sn2++Fe2+Zn2+浓度大时先于H+放电H+（水中）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+水中H+先放电【思考11】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+，放电顺序：H+Na+阴极：2H++2e—=H2↑（2）溶液中所含阴离子：OH—、Cl—，放电顺序：Cl—OH—阳极：2Cl—－2e—=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑【思考12】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。电解熔融的氯化钠中有Na+和Cl—，Na+在阴极放电生成金属钠，Cl—在阳极放电生成氯气。阴极：2Na++2e-=2Na（氧化反应）阳极：2Cl--2e-=Cl2↑（还原反应）总式：2NaCl2Na+Cl2↑电解阴极阳极氯气钠熔融NaCl【思考13】分析电解反应（用惰性电极时）的一般思路是什么？小结1：分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，最后分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子小结2：电解规律阴极阳极氯气铜实例电极反应浓度PH值复原CuCl2阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu减小增大CuCl2CuCl2溶液CuCl2Cu+Cl2↑电解阳极阴极氧气氢气实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:4H++4e-=2H2↑变大不变加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑+O2↑电解阳极阴极氯气氢气实例电极反应浓度PH值复原NaCl阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解减小增大加HClNaCl溶液实例电极反应浓度PH值复原CuSO4阳极阴极氧气铜阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu减小减小加CuOCuSO4溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4电解电解规律（惰性电极）小结阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-ⅠⅡⅢⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2、HClⅠ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解仅溶质电解溶质和溶剂都电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O减小增大不变H2O阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=Cu↓增大CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O阴极:2Cu2++4e-=2Cu↓减小CuO放氢生碱放氧生酸①两电极接直流电源②电解质溶液③形成闭合回路①活泼性不同的两电极②电解质溶液③形成闭合回路形成条件将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置定义装置实例电解池原电池装置电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极电子流向阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子电极反应阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）电极名称电解池原电池装置负极正极导线练习1分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池①③⑤⑥⑦巩固练习•1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液)：H2SO4HClNaOHK2SO4CuCl2CuSO4NaClKMnO4•2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，阴极析出的物质是_____；阳极产物是_____。•3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，阳极的产物是____；阴极的产物是____。练习•4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨石墨粗铜纯铜纯铜铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)(C)练习•5、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。6.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是A.P是电源的正极B.F极上发生的反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变B7.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是A．X是正极，Y是负极B．X是负极，Y是正极C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小D．CuSO4溶液的PH值不变a•XY•bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC二、电解原理的应用电解饱和食盐水反应原理在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象的原因。实验装置1.电解食盐水现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑(条件:通电)实验装置(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室二、电解原理的应用2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质实质：阳极参加反应的电解阳极：镀层金属（纯铜板）阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质（硫酸铜溶液）电镀铜3、粗铜的电解精炼+纯铜粗铜－CuSO4溶液二、电解原理的应用问:电解完后,CuSO4溶液的浓度有何变化？阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu