高中化學(xué)選修4電解池課件人教版

高中化學(xué)選修4電解池課件人教版一、電解原理2直流電源電極電解質(zhì)電極反響陰極:陽(yáng)極:總反響:Cu2+Cl–Cl–Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑

Cu2++2Cl－電解CuCl2〔復(fù)原反響〕〔氧化反響〕電解被復(fù)原得e失e被氧化〔放出Cl2↑〕〔析出Cu〕電解氯化銅原理CuCl2＝Cu2++2Cl–II陰極陽(yáng)極ee正極負(fù)極電源Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑〔氧化復(fù)原反響〕31、電解原理在外加直流電源的作用下，電解質(zhì)的陰陽(yáng)離子在陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化復(fù)原反響的過(guò)程，叫電解。⑴電流是發(fā)生氧化—復(fù)原反響的根源、動(dòng)力。⑵陰陽(yáng)離子在做定向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電的同時(shí)，也就在兩極發(fā)生了氧化復(fù)原反響，生成了新物質(zhì)；而金屬導(dǎo)電是由自由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成，無(wú)反響發(fā)生，無(wú)新物質(zhì)生成，兩者有本質(zhì)區(qū)別。明確4定義：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。組成：兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液、直流電源電極陽(yáng)極：與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反響。陰極：與外電源負(fù)極相連的電極，進(jìn)電子，復(fù)原反響。惰性電極：C、Pt、Au等，不管做陰極、陽(yáng)極，本身都不反響?；顫婋姌O：Fe、Cu、Ag等,做陰極本身不反響,做陽(yáng)極，本身被氧化溶解。電解池電極材料2、53、構(gòu)成電解池的條件：①直流電源；與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽(yáng)極②電極③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合的回路6判斷以下屬于何種電池？AB74.電解池電極反響規(guī)律〔陽(yáng)氧陰還〕

(1)陰極：得電子，復(fù)原反響①電極本身不參加反響②一定是電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子“爭(zhēng)〞得電子(2)陽(yáng)極：失電子，氧化反響①假設(shè)為金屬〔非惰性〕電極，電極失電子②假設(shè)為惰性電極，電解質(zhì)溶液中陰離子“爭(zhēng)〞失電子8分析電解反響的一般思路：明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽(yáng)極氧化，陰極復(fù)原分析得出產(chǎn)物陰陽(yáng)兩極附近有哪些離子9重點(diǎn)要判斷電極反響的產(chǎn)物，必須掌握離子的放電順序。陽(yáng)極：①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)人溶液，陰離子不容易在電極上放電。②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序〔由難到易〕是：S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子〕>F-10Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+注：當(dāng)離子濃度相差較大時(shí)，放電順序要發(fā)生變化，一樣時(shí)按H+,不同時(shí)按〔H+〕無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反響，發(fā)生反響的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：陰極:11想一想：

假設(shè)以銅為陽(yáng)極,鐵為陰極,電解

氯化銅溶液，情況又如何？12練習(xí)：完成以下溶液的電極反響。

(以石墨為電極電解)硫酸溶液：鹽酸：NaOH溶液:CuBr2溶液：KCl溶液：CuSO4溶液：Na2SO4溶液：電極反響式、電解方程式的書寫：13陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：4H++4e-=2H2↑總反響：2H2O2H2↑+O2↑14陽(yáng)極：2Cl--2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑2HClH2↑+Cl2↑

總反應(yīng)：15陽(yáng)極：Cu–2e-=Cu2+陰極：Cu2++2e-=Cu16陽(yáng)極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：2Cu2++4e-=2Cu總反響：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑17電解規(guī)律〔惰性電極〕小結(jié)

陽(yáng)極：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ與Ⅲ區(qū)：電解本身型如CuCl2、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>〔H+〕>Al3+>Mg2+>Na+18電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的例如：電解類型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實(shí)例僅溶劑水電解

僅溶質(zhì)電解

溶質(zhì)和溶劑同時(shí)電解

含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無(wú)氧酸HCl陽(yáng)極：4OH-→4e-=O2+2H2O陰極：4H++4e-=2H2↑減小增大不變H2O陽(yáng)極：2Cl-→

2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=

H2↑增大HCl不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽CuCl2陽(yáng)極：2Cl-→

2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=

Cu減少CuCl2活潑金屬的無(wú)氧酸鹽NaCl陽(yáng)極：2Cl-→

2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽(yáng)極：4OH-→

4e-

=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e-=

2Cu減小CuO19（A）（B）（C）（D）Hg(NO3)2AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.判斷A、B、C、D屬于原電池的是——，屬于電解池的是——；并寫出以下裝置的電極反響式。穩(wěn)固練習(xí)202.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是

A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反響為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.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響D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B213.用鉑電極電解下表中各組物質(zhì)的水溶液，電解一段時(shí)間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在①和④兩極，電極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1︰2的是甲乙ABCD甲KOHH2SO4Na2SO4CuSO4乙CuSO4AgNO3HClHNO3

甲乙D224.為以下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A．X是正極，Y是負(fù)極B．X是負(fù)極，Y是正極C．CuSO4溶液的pH值逐漸減小D．CuSO4溶液的pH值不變

a?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和酚酞溶液AC23裝置原電池電解池實(shí)例

原理

形成條

電極名稱

電子流向

電流方向

電極反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)化

應(yīng)用

發(fā)生氧化復(fù)原反響，從而形成電流電流通過(guò)引起氧化復(fù)原反響兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化復(fù)原反響電源、電極〔惰性或非惰性〕、電解質(zhì)〔水溶液或熔融態(tài)〕

由電極本身決定正極：流入電子負(fù)極：流出電子

由外電源決定陽(yáng)極：連電源正極

陰極：連電源負(fù)極〔外電路〕負(fù)極→正極電源負(fù)極→陰極→陽(yáng)極→電源正極〔外電路〕正極→負(fù)極電源正極→陽(yáng)極→陰極→電源負(fù)極負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+〔氧化反響〕正極：2H++2e-=H2↑〔復(fù)原原應(yīng)〕陽(yáng)極：2CI--2e-=CI2↑(氧化反響)陰極:Cu2++2e-=Cu(復(fù)原反響)化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能設(shè)計(jì)電池、金屬防腐氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉銅鋅原電池電解氯化銅24二、電解原理的應(yīng)用1.電解食鹽水思考:〔1〕通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子?這些離子的運(yùn)動(dòng)情況怎樣？〔2〕在電解裝置中可否選用銅作陰、陽(yáng)極的電極材料，為什么？〔3〕通電后，溶液中的離子運(yùn)動(dòng)發(fā)生了什么變化？〔4〕通電后，溶液中的在陰、陽(yáng)放電的是什么離子？〔5〕電解后，在陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？怎樣初步檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的生成?陽(yáng)極：濕潤(rùn)的淀粉－KI試紙陰極：酚酞試液25現(xiàn)象：陽(yáng)極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶?rùn)的淀粉－KI試紙變藍(lán)陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅實(shí)驗(yàn)裝置陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總式：2NaCl+2H2O=＝＝2NaOH+H2↑+Cl2↑通電電解飽和食鹽水可以制造燒堿、氯氣和氫氣。26〔1〕生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼陽(yáng)極：鈦陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)(Cl－、OH－離子和氣體不能通過(guò))，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室?！?〕離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、防止氯氣和氫氧化鈉反響生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。氯堿工業(yè):離子交換膜法制燒堿21027－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O〔含少量NaOH〕離子交換膜陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)極室陰極室28粗鹽的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反響產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜精制食鹽水雜質(zhì)的除去過(guò)程：粗鹽水含少量Ca2+.Mg2+精制鹽水292.銅的電解精煉一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)〔如鋅、鐵、鎳、銀、金等〕，這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽(yáng)極：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-→Cu陽(yáng)極泥問(wèn)：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液陽(yáng)極泥:相對(duì)不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽(yáng)極泥303.電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬外表鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其外表鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬外表鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程，鐵片銅片硫酸銅溶液①電極：陽(yáng)極——鍍層金屬或惰性電極陰極——待鍍金屬制品②電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。溶液中CuSO4的濃度保持不變或變小314、電冶金制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽(yáng)極：2Cl-－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反響：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑32電解熔融氯化鈉制鈉33陽(yáng)極：6O2--12e-=3O2↑陰極：4Al3++12e-=4Al冶煉鋁通電總式：2Al2O34Al+3O2↑原理:助熔劑：冰晶石〔Na3AlF6六氟合鋁酸鈉〕陽(yáng)極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補(bǔ)充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?34冶煉鋁設(shè)備圖陽(yáng)極C電解質(zhì)煙罩熔融態(tài)鋁鋼殼鋼導(dǎo)電棒陰極C耐火材料35思考交流試比較電解飽和食鹽水與電解熔融氯化鈉的異同(提示:比較電解質(zhì)、電解裝置、電極反響、電解產(chǎn)物〕小結(jié)與電源正極相連陽(yáng)極陰極與電源負(fù)極相連發(fā)生氧化反響陽(yáng)離子移向陰離子移向發(fā)生復(fù)原反響1、電源、電極、電極反響關(guān)系2、電解原理的應(yīng)用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金36電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池電解精煉池電鍍池定義形成條件電極名稱電極反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬外表鍍上一層其它金屬的裝置。①兩電極接直流電源②電極插人電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反響陰極：復(fù)原反響陽(yáng)極：氧化反響陰極：復(fù)原反響應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極②電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬陽(yáng)極：氧化反響陰極：復(fù)原反響37練習(xí)分析以下圖，哪個(gè)是原電池，哪個(gè)是電解池。381．以下說(shuō)法或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的描述不正確的選項(xiàng)是〔〕。A．把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片外表出現(xiàn)氣泡B．把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片外表出現(xiàn)一層鐵C．把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，參加幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速度加快D．與電源負(fù)極相連的是電解槽的陰極2．100mL濃度為2mol/L的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反響，為加快反響速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是〔〕。A．參加適量的6mol/L的鹽酸B．參加數(shù)滴氯化銅溶液C．參加適量蒸餾水D．參加適量的氯化鈉溶液3．用石墨作電極，電解1mol/L以下物質(zhì)的溶液，溶液的PH值保持不變的是〔〕。A．HClB．NaOHC．Na2SO4D．NaCl4．以下關(guān)于銅電極的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是〔〕。A．銅鋅原電池中銅是正極B．用電解法精煉粗銅時(shí)，銅作陽(yáng)極C．在鍍件上電鍍銅時(shí)可用金屬銅作陽(yáng)極D．電解稀硫酸制H2、O2時(shí)，銅作陽(yáng)極391.a、b哪一極為正極？2.假設(shè)要給鐵叉鍍鋅，a極選用什么材料？選擇何種溶液？思考:e-40金屬性強(qiáng)弱的判斷①M(fèi)+N2+=M2++N②Pt極電解一樣濃度P和M的硫酸鹽，陰極先析出M③N與E有導(dǎo)線相連放入E的硫酸鹽溶液,電極反響：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，那么四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱為答案：P>M>N>E41工業(yè)上采用Fe、C為電極電解K2MnO4溶液制KMnO41.電解時(shí),應(yīng)以作陰極，電解過(guò)程中陰極附近溶液pH將會(huì),2.陽(yáng)極反響式為,3.總電解反響式為.2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑答案:Fe增大MnO42—_e-

=MnO4—42電解計(jì)算——電子守恒法例一：鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時(shí)間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH,并確定析出銅的物質(zhì)的量.解析：陽(yáng)極4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極Cu2++2e-=Cu↓2H++2e-=H2↑陽(yáng)極轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為:0.5×4=2mol,消耗4OH-2mol,即產(chǎn)生H+2mol.陰極生成0.5molH2,消耗H+1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/LpH=0生成H2轉(zhuǎn)移的電子:0.5×2=1mol,故還有1mole-用于復(fù)原Cu2+,可析出銅為0.5mol.43O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－計(jì)算關(guān)系式：例二：用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L〔標(biāo)況〕氣體，那么原混合液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為〔〕A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/LA陽(yáng)極O2為0.1mol，電子為0.4mol那么H2為0.1mo