2019_2020学年高中化学第4章第3节第1课时电解原理课件新人教版选修4.pptx

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1、第1课时 电解原理,知识铺垫,新知预习,自主预测,1.NaCl、CuSO4在水中的电离方程式分别为,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:,知识铺垫,新知预习,自主预测,一、电解池 1.定义 将电能转化为化学能的装置。 2.构成 (1)直流电源。 (2)电解质溶液。 (3)两个电极。 与电源负极相连的是阴极,与电源正极相连的是阳极。 (4

2、)形成闭合回路。,知识铺垫,新知预习,自主预测,3.工作原理(以电解CuCl2溶液为例),知识铺垫,新知预习,自主预测,二、电解 1.定义 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 2.特点 (1)电解是最强有力的氧化还原手段,是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。 (2)从本质上看,电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。,知识铺垫,新知预习,自主预测,1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。 (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

3、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 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5),知识铺垫,新知预习,自主预测,2.将两个石墨棒与直流电源的两极相连,并插入氯化铜溶液中,则下列说法中正确的是( ) A.在两个电极上都有无色气体产生 B.与电源正极连接的一极上有气体产生 C.在阳极的石墨棒上有紫红色的金属析出 D.随着反应的进行,溶液的浓度越来越大 答案 B,探究一,探究二,电解时电极产物的判断 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 阳极产物与阳极材料有关,阴极无关。 2.用惰性电极电解CuSO4与NaCl的混合溶液

4、,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。,探究一,探究二,探究一,探究二,2.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: S 2 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+。,探究一,探究二,典例剖析

5、【典例1】 现用Pt作电极电解1 L浓度均为0.1 molL-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0.1 mol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,探究一,探究二,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+)=0.1 mol,由阴极反应Cu2+2e-=Cu可知,当电路中通过电子的量达到0.2 mol时,此时Cu2+消耗完毕,

6、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。 答案 D,探究一,探究二,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。,探究一,探究二,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

7、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.整个电解过程中,H+的浓度减小,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。 答案 A,探究一,探究二,使用惰性电极电解电解质溶液的基本类型 问题探究 1.电解H2SO4溶液与盐酸溶液(惰性电极)的产物相

8、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。,探究一,探究二,知识归纳 用惰性电极电解电解质溶液的基本类型,探究一,探究二,探究一,探究二,典例剖析 【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,另一电极逸出刺激性气味气体 C.a电极附近呈红色,b电极附近呈蓝

9、色 D.a电极附近呈蓝色,b电极附近呈红色,探究一,探究二,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。 答案 D,探究一,探究二,(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。,探究一,探究二

10、,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 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。 答案 D,1,2,3,4,5,1.下列关于电解池的叙述中,不正确的是( )

11、 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 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。 答案 A,1,2,3,4,5,2.下图中能验证用惰性电极电解氯化钠溶液(含酚酞)的电解产物的装置是( ),1,2,3,4,5,解析 电解饱和食盐水生成H2和Cl2,H2可用向下排空气法收集检验,Cl2可用碘化钾淀粉溶液检验,排除A、B。生成H2的一极为阴极,与电源负极相连,生成Cl2的一极为阳极,与电源正极相连,据此可知电子流向正确的为D项。 答案 D,1,2,3,4,5,3.将含有KCl、

12、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论:溶液中几乎没有Br-;电解质溶液为无色;最终溶液显碱性;K+、Na+和 的浓度几乎没有变化。其中正确的是(设Cl2、Br2全部从溶液中逸出)( ) A. B. C. D.,答案 A,1,2,3,4,5,4.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

13、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 。,1,2,3,4,5,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)由题所给离子及离子的放电顺序可知,阴极析出的金属为Cu,阳极放出的气体为O2,其电极反应为阴极2Cu2+4e-=2Cu,阳极4OH-4

14、e-=2H2O+O2,此时电极产物的物质的量之比为21,符合题意,电解质为CuSO4。 答案 (1)Na2SO4 (2)CuSO4 (3)NaCl (4)CuSO4,1,2,3,4,5,5.甲、乙两池电极材料都是铁棒与石墨棒,请回答下列问题:(1)若两池中均为CuSO4溶液,反应一段时间后: 有红色物质析出的是甲池中的 棒,乙池中的 棒。 乙池中阳极的电极反应式是 。 (2)若两池中均为饱和NaCl溶液: 写出乙池中总反应的离子方程式 。 甲池中石墨棒电极上电极反应式是 , 乙池中石墨棒电极上电极反应属于 (填“氧化反应”或“还原反应”)。,1,2,3,4,5,解析 甲为原电池,乙为电解池,(1)若两池中均为CuSO4溶液,