2019-2020学年高中化学 第四章 电化学基础 3 第1课时 电解原理课件 新人教版选修4

第四章电化学基础第三节电解池第1课时电解原理第四章电化学基础1．了解电解、电解池的概念，能描述电解池的工作原理。2.能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。3．理解并掌握电解的规律和电解产物的判断方法。电解原理1．电解的概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起反应的过程。2．电解池(1)概念：在外加电源的作用下，将转变成的装置。(2)形成条件①直流电源；②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。氧化还原电能化学能3．电解池的工作原理(1)电解CuCl2溶液总反应：。Cu2＋＋2Cl－=====电解Cu＋Cl2↑(2)电子流向、离子移向电源(e－)―→阴极――→在溶液中阴离子向阳极移动阳离子向阴极移动(e－)―→电源正极。负极阳极4.电解时阴阳极的放电顺序(1)阳极(2)阴极：直接根据溶液中阳离子得电子能力判断。阳离子放电顺序：Ag＋Hg2＋Fe3＋Cu2＋H＋(酸)Sn2＋Fe2＋Zn2＋H＋(水)Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋。1．正误判断：正确的打“√”，错误的打“×”，并阐释错因或列举反例。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)在电解池中与外接电源负极相连的电极是阳极(2)在电解池的阳极上发生氧化反应语句描述正误阐释错因或列举反例(3)电子从电解池的阴极通过电解质溶液流入电解池的阳极(4)电解氯化铜溶液时，在阴极上有气体生成(5)电解质溶液导电必会引起化学变化答案：(1)×与外接电源负极相连的电极是阴极(2)√(3)×电子不能进入溶液(4)×在阴极上析出铜，在阳极上产生氯气(5)√2．用惰性电极电解稀硫酸、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，在阴、阳极上分别得到的物质依次是什么？答案：由阴、阳离子的放电顺序可知，在阴极上依次生成Cu、H2；在阳极上依次生成Cl2、O2。训练一电解原理1．某同学将电解池工作时的电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在如图中。下列有关分析完全正确的是()选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子解析：选B。根据电子流向知，c是负极、d是正极、a是阴极、b是阳极；电解时电解质溶液中阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，则Q离子是阳离子、P离子是阴离子，故选B。2.如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。下列有关判断正确的是()A．a为负极、b为正极B．a为阳极、b为阴极C．电解过程中，d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度不变解析：选C。电流从电源的正极流出，因此a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极，故A、B项错误；电解CuCl2溶液的电极反应为阳极(c电极)：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极(d电极)：Cu2＋＋2e－===Cu，故C项正确、D项错误。训练二电极产物的判断3．(2019·荆州高二检测)用铂电极电解下列溶液时，阴极和阳极的主要产物分别为H2和O2的是()A．稀NaOH溶液B．HCl溶液C．CuCl2溶液D．酸性AgNO3溶液解析：选A。电解NaOH溶液的实质就是电解水，阴极、阳极产物分别为H2和O2。4．(2019·广州高二检测)用铂(惰性)电极进行电解，下列说法中正确的是()A．电解稀硫酸，在阴极和阳极分别产生氧气和氢气B．电解氯化钠溶液，在阴极析出钠C．电解硫酸钠溶液，在阴极和阳极析出产物的物质的量之比为1∶2D．电解氯化铜溶液，在阴极和阳极析出产物的物质的量之比为1∶1解析：选D。电解稀H2SO4，在阴极和阳极分别产生H2和O2，A错误；用惰性电极电解NaCl溶液得到NaOH而不是Na，B错误；电解Na2SO4溶液，在阴极(产物为H2)和阳极(产物为O2)析出产物的物质的量之比为2∶1，C错误；电解CuCl2溶液，在阴极(产物为Cu)和阳极(产物为Cl2)析出产物的物质的量之比为1∶1，D正确。电解的规律1．用惰性电极电解电解质溶液的一般规律类型电极反应特点电解质特点实例pH变化电解质溶液复原的方法电解水型阴极反应式：阳极反应式：含氧酸H2SO4可溶性强碱NaOH活泼金属含氧酸盐Na2SO42H＋＋2e－===H2↑4OH－－4e－===2H2O＋O2↑减小增大加H2O加H2O不变加H2O类型电极反应特点电解质特点实例pH变化电解质溶液复原的方法电解电解质型电解质电离出来的阴、阳离子分别在两极放电无氧酸HCl不活泼金属无氧酸盐CuCl2－放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电活泼金属无氧酸盐NaCl增大通HCl加CuCl2增大通HCl类型电极反应特点电解质特点实例pH变化电解质溶液复原的方法放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸不活泼金属含氧酸盐CuSO4减小加CuO2.电极反应式及总反应方程式的书写步骤[以惰性电极电解Cu(NO3)2溶液为例]用石墨棒做电极，在Na＋、Cu2＋、Cl－、SO2－4等离子中选出适当离子组成电解质，电解其溶液，写出符合条件的一种电解质的化学式：(1)当阴极放出H2，阳极放出O2时，电解质是________。(2)当阴极析出金属，阳极放出O2时，电解质是_____________________________。(3)当阴极放出H2，阳极放出Cl2时，电解质是______________________________。(4)通过电子的物质的量、阴极析出的金属的物质的量与阳极放出的气体的物质的量之比为4∶2∶1时，电解质是__________。解析：惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴、阳离子在电极的放电顺序判断。(1)阴极有H2生成，阳极有O2生成，实质为电解水型，故电解质是活泼金属的含氧酸盐，即为Na2SO4。(2)实质为放O2生酸型，即电解质为不活泼金属的含氧酸盐，即为CuSO4。(3)实质为放H2生碱型，即电解质为活泼金属的无氧酸盐，即为NaCl。(4)由阳极生成气体与转移电子的物质的量之比为1∶4可知，阳极产生气体为O2，1molO2转移4mole－；析出金属与转移电子的物质的量之比为1∶2，故金属阳离子为＋2价，即为CuSO4。答案：(1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4训练一电解质溶液的变化1．用石墨做电极，电解1mol/L下列物质的溶液，则电解前后溶液的pH保持不变的是()A．H2SO4B．NaOHC．Na2SO4D．NaCl解析：选C。A、B、C实质上是电解水，溶液浓度增大，A的pH减小，B的pH增大，C的pH不变；用石墨做电极电解NaCl溶液时，生成NaOH，溶液中c(OH－)增大，pH增大。2．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是()A．阴极附近溶液呈红色B．阴极逸出气体C．阳极附近溶液呈蓝色D．溶液的pH变小解析：选D。以石墨为电极电解KI溶液类似于电解NaCl溶液，阳极反应式为2I－－2e－===I2，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。阴极逸出氢气，且阴极附近溶液(含酚酞)显碱性而呈红色，A、B项都正确；阳极生成I2，使阳极附近溶液(含淀粉)变蓝，C项正确；由于电解生成了OH－，故溶液的pH变大，D项错误。训练二电解质溶液的复原3．用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到初始状态，应向溶液中加入适量的()A．CuSO4B．H2OC．CuOD．CuSO4·5H2O解析：选C。用石墨做电极电解CuSO4溶液，发生反应2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋2H2SO4＋O2↑，电解质溶液的恢复依据“少什么，加什么”的原则，应向溶液中加入适量的CuO，C项正确。4．用惰性电极分别电解下列各电解质的水溶液，一段时间后(设电解质足量)，向电解后溶液中加(通)入适量原电解质，可以使溶液恢复到电解前的浓度的是()A．Cu(NO3)2B．K2SO4C．HClD．NaOH解析：选C。电解硝酸铜得到的产物是氧气和铜，要使溶液恢复到电解前的浓度，应加氧化铜，A错误；电解硫酸钾溶液得到的产物是氢气和氧气，要使溶液恢复到电解前的浓度，应加水，B错误；电解氯化氢溶液，得到的产物是氢气和氯气，要使溶液恢复到电解前的浓度，应通入氯化氢，与原电解质相同，C正确；电解氢氧化钠溶液，得到的产物是氢气和氧气，要使溶液恢复到电解前的浓度，应加水，D错误。学习小结1.惰性电极(石墨、铂、金)指的是不参与阳极反应的电极，活性电极一定参与阳极反应。2．离子放电“两顺序”(惰性电极)阳极：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－。阴极：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(H2O)＞Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋。3.电解池阴、阳极“四特点”阳极：外接直流电源正极——电子流出——发生氧化反应——阴离子移向。阴极：外接直流电源负极——电子流入——发生还原反应——阳离子移向。4．电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少，一般加阳极产物与阴极产物的化合物。