化学人教版(2019)选择性必修1 4.2.1电解原理(共27张ppt)

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名称 化学人教版(2019)选择性必修1 4.2.1电解原理(共27张ppt)
格式 pptx
文件大小 35.4MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-08-23 21:06:33

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文档简介

(共27张PPT)
第二节 电解池
第1课时 电解原理
1.了解电解的概念,熟悉电解池的构成条件。
2.理解电解原理。
3.掌握电解池电极反应式的书写。
学习目标
化学与生活
2H2O 2H2↑ +O2↑
电解
1807年,英国化学家戴维铂用电极电解熔融的氢氧化钾发现了钾元素,随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡等元素。
1800年,英国的尼科尔逊和卡里斯尔获得电解水的成功。
【任务】电解CuCl2溶液
【活动】小组实验
【实验仪器和药品】
直流电源、铅笔芯、导线、U型管
【实验现象】
CuCl2溶液、KI-淀粉试纸
1. 与电源正极相连的碳棒有气泡产生,有刺激性气味且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。
2. 与电源负极相连的碳棒出现红色固体 。
实验探究
1. 通电前, CuCl2溶液中有哪些离子?如何运动?
3. 阴阳离子在电极表面发生了怎样的变化?写出两极的电极反应式。
2. 通电后,电路中电子如何流向?阴、阳离子如何运动?
思考与讨论
Ⅰ通电前
- +
阴极
阳极
Ⅱ通电后
电 解 原 理
oooooooooooooooooooo
?
- +
- +
阴极
阳极
Cu
Cl2
ooooooooooooooooooooooo
电解氯化铜溶液实验装置
e-
e-
电 解 原 理
有刺激性气味且使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体
碳棒上有一层红色的物质析出
阴极:
阳极:
阳离子 阴极
阴离子 阳极
闭合回路特点:
e-
溶液中离子定向移动
负极 阴极 阳极 正极
e-
2Cl- - 2e- == Cl2↑
Cu2++ 2e- == 2Cu
CuCl2 Cu+Cl2↑
电解
溶液中氢离子和氢氧根离子定向移动吗?为什么它们没有放电?
与电源负极相连
与电源正极相连
氧化性:Cu2+ > H+
还原性:Cl- > OH-
电 解 原 理
(1)直流电源
(2)阴阳极
(3)电解质溶液或熔融电解质
(4)形成闭合回路
阴极:与电源负极相连
阳极:与电源正极相连
使直流电通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起
非自发氧化还原反应的过程。
电解法是最强有力的氧化还原手段
1. 电解池
2. 电解
3. 构成条件
把电能转化成化学能的装置。
电 解 原 理
4. 电解池的工作原理:
阳离子
阴离子
e-
离子导体
e-
氧化反应
还原反应
电 解 原 理
【已知】氧化性:Cu2+ > H+ > Na+;还原性:Cl- > OH-
NaCl == Na+ + Cl-
H2O H+ + OH-
2Cl- - 2e- == Cl2↑
2H+ + 2e- == H2↑
还原反应
氧化反应
总反应:
2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑ + Cl2 ↑
电解
阴极电极反应式
阳极电极反应式
2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH-
如果利用电解CuCl2溶液的装置电解NaCl溶液,能否得到金属Na?
思考与讨论
来自弱电解质的离子用分子形式表示
阴极:
阳极:
④两极反应式相加得总方程式
OH- >
Cu2+>H+
②分析溶液中离子的放电顺序(尤其关注阳极电极材料)
③写出电极反应式
电解
2CuSO4+2H2O == 2Cu+O2↑+2H2SO4
2Cu2++2H2O == 2Cu+O2↑+4H+
电解
2Cu2+ + 4eˉ == 2Cu
阴极:
4OHˉ - 4eˉ == O2↑+2H2O
阳极:
①首先分析溶液中存在的离子
H2O H+ + OH—
CuSO4 == Cu2++
电解池原理的分析
方法导引
用石墨作电极电解CuSO4溶液
电源
阳极
阴极
溶液中离子
阴离子
阳离子
电极反应
放电顺序
电解池原理的分析
方法导引
阴极:氧化性强的离子先得电子
注意:1. 金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强,越容易得电子。
2. 阴极电极不放电。
活性电极> S2-> > I->Br->Cl->OH->最高价含氧酸根>F-
阳极:还原性强的离子先失电子
Pt、Au、石墨即惰性电极
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+> >H+ (H2O) > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
浓度大时先于 H+ (H2O)放电
5. 离子的放电顺序:
电 解 原 理
用惰性电极电解硫酸钠溶液
H2O H+ + OH—
Na2SO4 == 2Na++
离子放电的顺序
阳离子
阴离子
H+ >Na+
OH->
2H2O - 4e- == 4H+ +O2↑
4H2O+4e- == 2H2 ↑ +4OH-
总反应:2H2O == O2↑ +2H2↑
电解
阳极:
阴极:
电 解 原 理
写出用石墨电极电解下列溶液时阴、阳两极上的电极反应式及总的化学方程式。
阳极:4OH- -4e- == 2H2O+O2↑ 或(2H2O-4e- == 4H+ +O2↑ )
阴极:2Cu2+ +4e- == 2Cu
电解
总反应:2Cu2++2H2O == Cu+O2↑+4H+
阳极:2Cl- - 2e- == Cl2↑
阴极:2H++2e- == H2↑ (2H2O+2e- == H2 ↑ +2OH-)
总反应:2Cl-+2H2O == Cl2↑+H2↑+2OH-
电解
(2)CuSO4溶液
(1)NaCl溶液
电 解 原 理
电解质溶液浓度 溶液恢复原状
CuCl2溶液
NaCl溶液


阳极: 2Cl- - 2e- == Cl 2↑
阴极: 2H ++ 2e- == H2 ↑
2NaCl+2H2O == 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
电解
减小
加HCl
阳极:2Cl- - 2e- == Cl2↑
阴极:Cu2++ 2e- == 2Cu↓
减小
加CuCl2
CuCl2 == Cu+Cl2 ↑
电解
实例
电极反应
电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液,如电解盐酸、CuCl2溶液等实质是电解电解质
电解活泼金属的无氧酸盐溶液时,电解质和水都有一部分被电解,如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等
6. 电解类型:
电 解 原 理
电解质溶液浓度 溶液恢复原状
Na2SO4 溶液
NaOH 溶液



实例
电极反应
阳极: 2H2O - 4e- == 4H++O2↑
阴极: 4H2O+ 4e- == 4OH-+2H2 ↑
变大
加H2O
2H2O == 2H2↑ +O2↑
电解
阳极: 4OH- - 4e- == O2 ↑+2H2O
变大
加H2O
阴极: 4H2O+ 4e- == 4OH-+2H2 ↑
2H2O == 2H2↑ +O2↑
电解
电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的最高价含氧酸盐溶液时,如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液,电解是实质是电解水
电 解 原 理
电解质溶液浓度 溶液恢复原状
CuSO4 溶液
AgNO3 溶液


实例
电极反应
阳极:2H2O - 4e- == 4H++O2↑
阴极:Cu2++ 2e- == Cu
减小
加CuO
阳极:2H2O - 4e- == 4H+ +O2↑
2CuSO4+ 2H2O == 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
电解
4Ag++2H2O == 4Ag +O2 ↑+4H+
电解
阴极:4Ag++4e- == 4Ag
减小
加Ag2O
电解不活泼金属的含氧酸盐时,电解质和水都有一部分被电解,如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等
电 解 原 理
(1)水溶液中,K+、Na+、Mg2+、Al3+等离子不可能在阴极放电,即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活泼金属。
(2)电解池的阴极不管是惰性电极(Pt、石墨)还是活性电极,都是电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电,电极本身不可能溶解。
(3)若阴极为H+放电,则阴极区c(OH-)增大;若阳极为OH-放电,则阳极区c(H+)增大;若阴极为H+放电,同时阳极为OH-放电,相当于电解水,电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。
(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。
电解的规律
方法导引
Fe
Cu
氯化铜溶液
氯化铜溶液
C
C
A
B
1. 分析下图,属于电解池的是( )
C
C
氯化铜溶液
D
C
D
乙醇
Cu
Fe
习题巩固
2. 用惰性电极电解足量的下列溶液,一段时间后,再加入一定量的另一种物质(方括号内),不能使溶液与原来溶液一样的是(  )
A.CuCl2[CuCl2]  B.NaOH[H2O]
C.NaCl[HCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]
D
习题巩固
3. 用石墨作电极电解稀Na2SO4溶液的装置如图,通电后在电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液,下列有关叙述正确的是(  )
A.逸出气体的体积:A电极<B电极
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电极附近呈蓝色
D.电解一段时间后,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
D
习题巩固
4. 电解NO制备 NH4NO3的工作原理如图所示,X、 Y皆Pt电极,为使电解产物全部转化为NH4NO3,需补充物质A。
下列说法正确的是( )
A.物质A为NH3
B. X电极为电解池阳极
C. Y电极上发生了还原反应
D. Y电极反应式:NO - 3e-+4OH- == +2H2O
A
习题巩固
装置 原电池 电解池
定义
形成条件
电极 名称
将电能转变成化学能的装置
将化学能转变成电能的装置
①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路
负极:较活泼金属
正极:较不活泼金属(或碳棒)
阳极:与电源正极相连
阴极:与电源负极相连
电 解 原 理
原电池与电解池的比较
装置 原电池 电解池
电极反应
电子 流向
负极:氧化反应,金属失电子
正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子
阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子
负极 正极
导线
电源负极→电解池阴极
电解池阳极→电源正极
电 解 原 理
原电池与电解池的比较
电化学过程的系统思想与方法
由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。
作为事物的一种普遍存在形式,系统无处不在。
原电池、电解池都可以看作一个系统。基于系统思想的研究方法,注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。
方法导引