1.3 第1课时　电解的原理 课件(共28张PPT)-高中化学鲁科版选择性必修第一册

(共28张PPT)
第1课时　电解的原理
第1章　第3节　
1.了解电解及电解池的概念，熟悉电解池的构成条件。
2.理解电解原理，掌握电解池电极反应式的书写(重、难点)。
学习目标
已知1 mol金属钠与氯气反应放出411.15kJ的热量，试写出该反应的热化学方程式。
2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＝－822.3 kJ·mol－1
思考：如果要这个反应反方向进行，则需要外界提供能量，我们可以采用什么样的方式从外界获得能量？
电解的原理
一
石墨电极
铁电极
交流· 研讨
1．通电前
熔融氯化钠中有哪些微粒？如何运动？
2．通电后
a.外电路电子如何运动？
b.熔融氯化钠中Na＋与Cl－如何运动？
c.移动到两电极表面的Na＋与Cl－将发生什么变化？
1.电解熔融氯化钠
(1)电解装置
石墨电极
铁电极
(2)分析产生金属钠的过程
①通电前
熔融NaCl中存在的微粒有Na＋、Cl－，这些微粒做无规则(或自由)运动。
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Cl-
②通电后
离子移动方向：
石墨电极
铁电极
Na＋
Cl－
电极上发生的反应：
铁电极：2Na＋＋2e－===2Na，发生还原反应；
石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑，发生氧化反应。
Na＋移向铁电极，
Cl－移向石墨电极。
(3)结论
熔融NaCl在直流电作用下发生了氧化还原反应，分解生成了Na和Cl2。
2.电解和电解池
(1)电化学是以电能和化学能之间的相互转化及转化过程中的有关规律为主要研究内容的科学。
(2)电解：将直流电通过电解质溶液(或熔融电解质)在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(3)电解池：将电能转化为化学能的装置。
(4)电解池的构成条件
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。
3.电解原理
氧化反应
2Cl－－2e－ == Cl2↑
还原反应
2Na＋+ 2e－ == 2Na
电解质溶液，熔融电解质
负极
正极
→e-
→e-
e-
e-
阳极
铁电极
石
墨
阴极
阳氧阴还
(以电解熔融NaCl为例)
阴离子
阳离子
电解原理示意图
4.原电池与电解池的比较
工作原理 电极反应 装置构成条件
反应类型 能量转化
原电池 负极：
正极：
电解池 阳极：
阴极：
氧化还原反应
化学能
↓
电能
电能
↓
化学能
氧化反应
还原反应
氧化反应
还原反应
电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体
电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体、直流电源
思考交流
1.正误判断
(1)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极
(2)电解质溶液的导电实验发生了化学变化
(3)原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应
(4)电解池中电子的流向是电源负极→阴极→电解质溶液→阳极→电源正极
×
√
√
√
特别提醒　金属导电是物理变化；电解质溶液导电是化学变化，就是电解的过程。
思考交流
2.如图所示装置中属于电解池的是______(填序号)。
③⑥
没有形成闭合回路
无外接直流电源
无电解质溶液或熔融电解质
乙醇属于非电解质
√
√
思考交流
3.如图为用惰性电极电解CuCl2溶液并验证其产物的实验装置，通电一段时间，KI-淀粉溶液变蓝，电极Ⅰ上析出红色固体。
回答下列问题：
(1)电极Ⅱ的名称：______，电极反应式：____________________；电极Ⅰ的名称：_____，电极反应式：________________。
(2)通电前，CuCl2溶液中存在的离子有______________________。
阳极
2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
Cu2＋、H＋、Cl－、OH－
思考交流
(3)向电极Ⅱ移动的离子有___________；向电极Ⅰ移动的离子有__________。
(4)电解CuCl2溶液时为什么没有产生H2和O2
答案　Cu2＋比H＋更容易得到电子，故H＋没有得到电子；Cl－比OH－更容易失去电子，故OH－没有失去电子。
Cl－、OH－
Cu2＋、H＋
电解规律
二
1.放电规律
(1)阳极：
若阳极为惰性电极(如碳棒、Pt、稀土金属材料等) ，则溶液中阴离子放电，常见阴离子的放电(失电子)顺序：
S2－>I－>Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子
若阳极为活性电极(如Fe、Cu、Ag等)，则电极本身放电，
电极反应式为M－ne－===Mn＋。
(2)阴极：溶液中阳离子放电，常见阳离子的放电(得电子)顺序：
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>……
还原性
氧化性
2.用惰性电极电解电解质溶液的规律
(1)电解水型
电解质 H2SO4 NaOH Na2SO4
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
2H2O－4e－===
O2↑＋4H＋
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4H＋＋4e－=== 2H2↑
4H2O＋4e－===
2H2↑＋4OH－
4H＋＋4e===2H2↑
减小
增大
不变
H2O
含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐
(2)电解电解质型
电解质 HCl CuCl2
阳极反应式
阴极反应式
pH变化 －
复原加入物质
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
Cu2＋＋2e－===Cu
增大
HCl
CuCl2
无氧酸(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐
(3)电解质和水都发生电解型
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式
阴极反应式
pH变化
复原加入物质
2Cl－－2e－===Cl2↑
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
2H＋＋2e－===H2↑
2Cu2＋＋4e－===2Cu
增大
减小
HCl
CuO或CuCO3
活泼金属的无氧酸盐、不活泼金属的含氧酸盐
放H2生碱型
放O2生酸型
思考交流
(一)电极产物的判断
1.下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是
A. HCl、CuCl2、Ba(OH)2
B. NaOH、CuSO4、H2SO4
C. NaOH、H2SO4、Ba(OH)2
D. NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
√
电解水型
电解电解质本身
电解质、水均被电解，放氧生酸型
电解质、水均被电解，放氢生碱型
思考交流
2.用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上析出的物质分别是
A. H2和Cl2 B. Cu和Cl2
C. H2和O2 D. Cu和O2
√
溶液中存在：H＋、Cu2＋、Na＋、、、Cl－、OH－
离子放电顺序：阳离子为Cu2＋＞H＋＞Na＋，阴离子为Cl－＞OH－＞、
则最初一段时间，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
思考交流
(二)电解后电解质溶液的复原
3.用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A. AgNO3溶液[AgOH(s)]
B. K2SO4溶液[H2O(l)]
C. KCl溶液[HCl(g)]
D. CuSO4溶液[CuCO3(s)]
√
阴极：Ag＋→Ag，阳极：OH－ → O2
Ag2O
阴极：H＋→H2，阳极：OH－ → O2
H2O(l)
阴极：H＋→H2，阳极：Cl－ → Cl2
HCl(g)
阴极：Cu2＋→Cu，阳极：OH－ → O2
CuO
CuCO3(s) ＋硫酸→ CuSO4 ＋ CO2 ↑＋ H2O
或CuCO3(s)
思考交流
4.用石墨电解含有溶质0.1 mol的CuSO4溶液，在阴、阳两极各收集到2.24 L气体(标准状况下)后停止电解，若要恢复原电解质，溶液中需要加入的物质和物质的量分别是_________；_____________________
_________________。
Cu(OH)2
0.1 mol(或CuO、H2O　
0.1 mol、0.1 mol)
电解池电极反应式的书写
三
判断阴、阳极
分析电解质溶液或熔融电解质的组成
确定阴极、阳极上的放电物质及放电顺序
分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式
最后写出总反应方程式
分析阳极材料是惰性电极还是活性电极
找全离子并分为阴、阳离子两组
要遵循原子守恒和电荷守恒
电极本身被氧化
思考交流
1.用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有________(填序号)。
①2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋4H＋＋O2↑
②Cu2＋＋2Cl－ Cu＋Cl2↑
③2Cl－＋2H2O H2↑＋Cl2↑＋2OH－
④2H2O 2H2↑＋O2↑
②③④
思考交流
2.用惰性电极电解MgCl2溶液
阳极反应式：___________________；
阴极反应式：_____________________________________；
总反应离子方程式：____________________________________________。
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓
思考交流
3.以铝材为阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜
阳极反应式：_______________________________；
阴极反应式：___________________；
总反应方程式：____________________________。
2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋
6H＋＋6e－===3H2↑