新教材人教版高中化学选择性必修1第四章第二节电解池 精品教学课件.pptx

第1课时电解原理 第2课时电解原理的应用 P30 第二节电解池 素养目标 1.会描述电解池的工作原理,以变化观念书写电解池的电极反应式和总反 应方程式 2.熟悉电解规律和电解产物的判断方法,培养科学探究与创新意识 知识铺垫 1.NaCl、CuSO4在水中的电离方程式分别为 NaCl=Na+Cl-、CuSO4=Cu2+ 2.(1)金属Zn、Fe、Cu的还原性逐渐减弱,Zn2+、Fe2+、Cu2+的氧化性逐渐 增强,即Zn2+、Fe2+、Cu2+得电子能力逐渐增强 (2)Cl2、Br2、I2的氧化性逐渐减弱,Cl-、Br-、I-的还原性逐渐增强,即Cl-、 Br-、I-失电子的能力逐渐增强 3.工业上电解法冶炼镁: 必备知识 一、实验探究 1.【实验】按下图所示装置完成实验,并填写下表 实验现象实验结论 与负极相连的b极上逐渐覆盖了 一层红色物质 析出金属铜 与正极相连的a极上有刺激性气 味的气体产生,能使湿润的碘化 钾淀粉试纸变蓝 产生了氯气 2.实验原理分析 (1)通电时,在电场的作用下,溶液中的离子作定向运动,即Cl-向a极迁移, Cu2+向b极迁移 (2)a极电极反应式是2Cl-2e-=Cl2,b极电极反应式是Cu2+2e-=Cu,总 反应式是CuCl2Cu+Cl2。

(3)结论:在外接电源存在的条件下,借助电解池将还原剂的电子转移给 氧化剂 二、电解原理 1.电解是使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起 氧化还原反应的过程 2.电解池(也称电解槽)是将电能转化为化学能的装置 3.电极名称 (1)阴极:与电源负极相连的电极,发生还原反应; (2)阳极:与电源正极相连的电极,发生氧化反应 【微思考1】电解池的阴、阳极与电极材料的活性是否有关? 答案 无关,电解池的阴、阳极只与外电源的正、负极有关,连接外电源正 极的一极一定为阳极,连接外电源负极的一极一定为阴极 4.电解池的构成条件:具有与直流电源相连接的两个电极(阴极、阳极),插 入电解质溶液或熔融电解质中,形成闭合回路 5.电子和离子移动方向 (1)电子:从电源负极流向电解池的阴极,从电解池的阳极流向电源的正 极 (2)离子:阳离子移向电解池的阴极;阴离子移向电解池的阳极 【微思考2】用惰性电极(如石墨棒)电解水时,往往向水中加入稀硫酸的目 的是什么? 答案 增强溶液的导电性 自我检测 1.正误判断 (1)电解池能将化学能转化为电能) (2)电解质溶液导电属于化学变化) (3)电解池的阳极与电源的负极相连。

) (4)电解时,阳离子向阴极定向运动,阴离子向阳极定向运动) (5)电解任何物质,阳极失电子总数与阴极得电子总数相等) (6)原电池的负极和电解池的阴极都发生的是还原反应) 2.如图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极 则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 答案 C 解析 根据电流的方向,可以确定a为电源的正极,则c为阳极,阳极反应为2Cl- -2e-=Cl2;d为阴极,阴极反应为Cu2+2e-=CuC项正确 任务务一电电解时电时电 极产产物的判断 问题探究 1.电解池中,阴、阳两极的材料与电解产物有关系吗? 答案 阳极材料与阳极产物有关,阴极无关 2.用惰性电极电解CuSO4与NaCl的混合溶液,首先在阴、阳两极产生什么 物质? 答案 阳极产生Cl2;阴极产生Cu 深化拓展 1.电解池阴、阳极的判断 2.电极产物的判断 (1)阳极产物的判断: 首先看电极,如果是活性电极,则电极材料失去电子,被溶解,溶液中的阴离 子不失去电子如果是惰性电极,则要看溶液中阴离子的失电子能力,根据 阴离子的放电顺序加以判断。

阴离子的放电顺序:I-Br-Cl-OH-含氧酸根F- (2)阴极产物的判断: 直接根据阳离子放电顺序进行判断阳离子放电顺序: Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(浓度大时)Sn2+Fe2+Zn2+H+(浓度小时) Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 素能应用 典例1现用Pt作电极电解1L浓度均为 0.1molL-1的HCl、CuSO4的混合溶液,装置如 图,下列说法正确的是() A.电解开始时阴极有H2放出 B.电解开始时阳极上发生:Cu2+2e-=Cu C.当电路中通过电子的量超过0.1mol时,此时阴极放电的离子发生了变化 D.整个电解过程中,不参与电极反应 答案 D 解析 依据放电顺序,阴极先放电的是Cu2+,故阴极开始析出的是Cu,阳极先 放电的是Cl-,故阳极开始产生的是Cl2,A、B两项错误;n(Cu2+)=0.1mol,由阴 极反应Cu2+2e-=Cu可知,当电路中通过电子的量达到0.2mol时,此时 Cu2+消耗完毕,阴极放电离子变为H+,所以C项错误;阳极先是Cl-放电,当Cl- 消耗完毕,此时H2O电离产生的OH-开始在阳极放电,不参与电极反应, D项正确 解答有关电解问题的步骤 (1)首先要判定是否为电解池,有外接直流电源则为电解池,否则不是电解 池。

(2)对于电解池,首先要考虑阳极材料,若为惰性电极,溶液中的阴离子被氧 化;若为活泼金属电极,则被氧化的是电极本身 (3)若溶液中的阴、阳离子有多种,则要根据离子放电顺序判定什么离子先 放电,什么离子后放电,并写出电极反应式 (4)根据电极反应式解答相关问题 变式训练1某同学按如图所示的装置进行电解实验下列说法不正确的是 () A.电解过程中,铜电极上有H2产生 B.电解初期,总反应方程式为 Cu+H2SO4 CuSO4+H2 C.电解一段时间后,石墨电极上有铜析出 D.电解过程中,H+的浓度减小 答案 A 解析 Cu电极为阳极,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,故A项错误电解初期, 阴极反应为2H+2e-=H2,总反应方程式为Cu+H2SO4CuSO4+H2, 溶液中H+的浓度减小,故B、D两项正确电解一段时间后,溶液中Cu2+的 浓度较大,此时阴极反应为Cu2+2e-=Cu,故C项正确 任务务二使用惰性电电极电电解电电解质质溶液的基本类类型 问题探究 1.用惰性电极电解H2SO4溶液与盐酸的两极产物分别相同吗?溶液pH有何 变化? 答案 阴极产物相同(都是H2),阳极产物不同H2SO4O2,HClCl2,电解后 硫酸溶液pH减小,盐酸pH增大。

2.用惰性电极电解食盐水一段时间后,若要使溶液复原,应加入什么物质? 答案 加入HCl 深化拓展 用惰性电极电解电解质溶液的基本类型 电解质 及类别 电极反应式 电解 物质 pH 变化 溶液复 原方法 H2SO4含氧酸阳极:2H2O-4e-=4H+O2 阴极:4H+4e-=2H2 H2O 减小 加入 H2O NaOH强碱阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 阴极:4H2O+4e-=2H2+4OH- 增大 Na2SO4活泼金属 的含氧酸盐 阳极:2H2O-4e-=4H+O2 阴极:4H2O+4e-=2H2+4OH- 不变 HCl无氧酸, 除HF外 阳极:2Cl-2e-=Cl2 阴极:2H+2e-=H2 HCl增大 通入 HCl气体 电解质 及类别 电极反应式 电解 物质 pH 变化 溶液复 原方法 CuCl2不活泼金属 的无氧酸盐,除氟化 物外 阳极:2Cl-2e-=Cl2 阴极:Cu2+2e-=Cu CuCl2 加入 CuCl2 NaCl活泼金属的 无氧酸盐 阳极:2Cl-2e-=Cl2 阴极:2H2O+2e-=H2+2OH- NaCl、 H2O 增大 通入HCl 气体 CuSO4不活泼金属 的含氧酸盐 阳极:2H2O-4e-=O2+4H+ 阴极:2Cu2+4e-=2Cu CuSO4 、 H2O 减小 加入 CuO或 CuCO3 素能应用 典例2如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装 置。

通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴 石蕊溶液下列实验现象中正确的是() A.逸出气体的体积,a电极的小于b电极的 B.一电极逸出无味气体,另一电极逸出有刺激性 气味气体 C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝色 D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色 答案 D 解析 a、b电极分别为电解池的阴极和阳极,其电极反应分别是4H+4e-= 2H2和4OH-4e-=O2+2H2O;即a极逸出的气体体积比b极大a极和b极 溶液分别显碱性和酸性,故可以看到a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色 (1)若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大;若阳极区为OH-放电,则阳极区 c(H+)增大;若阴极、阳极同时有H+、OH-放电,相当于电解水,电解质浓度 增大(饱和溶液除外) (2)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需要加入适量的某物质,该物质一 般是阴极与阳极产物的化合物 变式训练2用惰性电极进行电解,下列说法正确的是() A.电解稀硫酸,实质上是电解水,故溶液pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小 C.电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为12 D.电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为11 答案 D 解析 电解稀硫酸实质上是电解水,c(H+)增大,溶液pH减小,A项错误;电解稀 氢氧化钠溶液,实质上也是电解水,c(OH-)增大,溶液pH增大,B项错误;电解 硫酸钠溶液,在阴极上生成H2,阳极上生成O2,其物质的量之比为21,C项错 误。

素养脉络络 随堂检测检测 1.下列关于电解池的叙述不正确的是() A.与电源正极相连的是电解池的阴极 B.电解池是电能转化为化学能的装置 C.溶液中的阳离子移向阴极 D.在电解池的阳极发生氧化反应 答案 A 解析 与电源正极相连的是电解池的阳极,与电源负极相连的是电解池的阴 极 2.如下图所示装置中,属于电解池的是() 答案 C 解析 判断某装置是否为电解池,要以构成电解池的三个基本条件为标准 构成电解池的三个条件:有与直流电源相连的两个电极;有电解质溶液 或熔融态电解质;能形成闭合回路 3.用石墨棒作电极,在Na+、Cu2+、Cl-、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与阴极析出金属的物质的量、阳极放出气体的物 质的量之比为421时,电解质的化学式是 答案 (1)Na2SO4(2)CuSO4(3)NaCl(4)CuSO4 解析 (1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,则电解时放电离子分别为H+、OH-, 实际被电解的物质为H2O,电解质为活泼金属含氧酸盐Na2SO4。

(2)当阴极析出金属、阳极放出O2时,电解时放电离子为金属离子、OH-,实 际被电解的物质为H2O和电解质,应为CuSO4 (3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,放电离子为H+、Cl-,则电解质应为NaCl (4)由题给离子及离子的放电顺序可知,阴极析出的金属应为Cu,阳极放出 的气体应为O2,其电极反应为阴极2Cu2+4e-=2Cu,阳极4OH-4e-= 2H2O+O2,此时阴、阳两极电极产物的物质的量之比为21,符合题意,电 解质为CuSO4 第2课时电解原理的应用 素养目标 1.以变化观念与平衡思想认识电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电 冶金的原理,会写其电极反应式及总反应方程式 2.学会电解的有关计算,特别是电子守恒法的应用 必备知识 一、电解饱和食盐水 1.装置 2.原理 (1)电极反应: 阳极:发生氧化反应,电极反应式为2Cl-2e-=Cl2 阴极:发生还原反应,电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH- (2)总反应式: 化学方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 离子方程式:2Cl-+2H2O2OH-+。