化学人教版（2019）选择性必修1 4.2.1电解原理及其规律 课件（共21张ppt）

(共21张PPT)
第二节 电解池
第一课时 电解原理及其规律
第四章 化学反应与电能
思考：观察下面两个装置，判断是否为原电池，若是，请写出电极反应式；若不是，请说明原因。
Zn
C
CuCl2溶液
C
C
CuCl2溶液
√
×
负极：
正极：
总反应：
Zn – 2e- = Zn2+
Cu2+ ＋ 2e- = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
如果在两个石墨电极间外接直流电源，这还是原电池装置吗？
问题导入
如图所示，将两根石墨棒浸入盛有CuCl2溶液的U形管中 ，把湿润的KI-淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)附近。接通直流电源,观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。
阳极：与直流电源正极相连的电极；
阴极：与直流电源负极相连的电极。
电极 实验现象 结论
阳极 有____生成
阴极 有____生成
有气泡产生，气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
石墨棒上有一层红色物质析出
Cl2
Cu
实验结论：
CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2。
一、电解原理
实验探究4-2
思考：CuCl2溶液在电流的作用下为什么会生成Cu和Cl2呢？
(1). 通电前，CuCl2溶液中含有哪些微粒？如何运动的？
(2). 在通电时这些微粒各向什么极移动？
(3). 通电后在阳极和阴极各发生什么样的电极反应？
Cu2+、Cl-、 H+、OH-
自由运动
Cu2+和H+（阳离子）向阴极移动，OH-和Cl-（阴离子）向阳极移动
阳极产生Cl2：
由于Cl-向____极移动，_____电子，发生_____反应
阴极产生Cu：
由于Cu2+向____极移动，_____电子，发生_____反应
阳
失去
氧化
阴
得到
还原
阳极：2Cl- -2e- === Cl2↑ 氧化反应
阴极：Cu2++2e- === Cu 还原反应
总反应：
CuCl2 === Cu+Cl2↑
电解
放电：离子在电极上失去或得到电子发生氧化还原反应的过程。
1、电解：电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
注意：①电流必须是直流而不是交流。
②电解质溶液导电的过程，就是电解质的电解过程，是化学变化。
2、电解池（电解槽）：
(1) 概念：把电能转化为化学能的装置。
一、电解原理
P102 思考与讨论:电解池中离子和电子的移动方向？
电子从电源的____极流出，沿导线流入电解池的____极，阳离子向____极移动，在阴极表面_____电子。阴离子向____极移动，在阳极表面_____电子，电子再从电解池的____极流出，并沿导线流回电源的____极。
负
阴
阴
得到
阳
失去
阳
正
C
C
CuCl2溶液
阴极
阳极
e－
e－
阳离子
阴离子
一、电解原理
P102 思考与讨论:电解池的组成由哪些？
构成电解池的条件
① 外加直流电源
② 两个电极(材料可同可不同)
名称
阳极：接电源正极
阴极：接电源负极
电极
材料
惰性电极(C、Pt、Au等):仅仅导电，不参与反应
活性电极(Fe、Cu、Ag等):既可以导电、又可以参与电极反应
③电解质溶液或熔融电解质
④形成闭合回路
正极
氧化
阴
阳
负极
还原
氧化反应（失电子）
2Cl- -2e- ===Cl2↑
还原反应（得电子）
Cu2++2e- === Cu
阴离子
阳离子
与直流电源正极相连的一极
与直流电源负极相连的一极
CuCl2 === Cu + Cl2↑
电解
CuCl2
溶液
电解池
阳极
阴极
e－
e－
总反应式：2Cl- ＋Cu2＋ === Cu+Cl2↑
电解
小结： CuCl2溶液电解原理
笔记
电解池 原电池
电极名称 ______极 (与电源负极相连) ______极 (与电源正极相连) ______极 (电子流出的电极) ______极
(电子流入的电极)
电极反应 (氧化、还原) ______反应 ______反应 ______反应 ______反应
能量转变 _____能转变为_____能 ______能转变为____能
反应是自发还是不自发
阴
阳
负
正
还原
氧化
氧化
还原
电
化学
化学
电
不自发
自发
小结：1、原电池和电解池比较
笔记
电　离 电　解
条件
过程
特点
联系
电解质溶于水或受热融化状态
电解质电离后，再通直流电
电解质电离成为自由移动的离子例：CuCl2===Cu2++2Cl-
阴阳离子定向移动，在两极上失得电子 成为原子或分子。如：
只产生自由移动的离子
发生氧化还原反应生成了新物质
电解必须建立在电离的基础上
CuCl2 === Cu + Cl2↑
电解
小结：2、电解与电离比较
笔记
(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极(　　)
(2)在电解池中与外接电源负极相连的电极是阴极(　　)
(3)电解池中，电子从阳极流入电源正极(　　)
(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化(　　)
(5)电解池的阳极发生还原反应(　　)
√
×
×
√
√
随堂练习
2.如下图所示装置中属于电解池的是_____(填序号)。
③⑥
1、 关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是(　　)
A．原电池中失去电子的一极为负极
B．电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极
C．原电池中相对活泼的一极为正极
D．电解池中发生氧化反应的一极为阳极
C
2、电解池中，阳极的电极材料一定(　　)
A．发生氧化反应 B．与电源正极相连
C．是铂电极 D．得电子
B
思考1：1、在CuCl2溶液中，存在着四种离子：Cu2+、Cl- 和H+、OH-。为什么只有Cu2+在得电子，Cl-在失电子？放电能力与什么因素有关？
阳极：阴离子的还原性（失电子能力）
Cl- > OH-
思考2：阴阳离子的放电顺序是什么？
阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫放电。
当电解质溶液中存在多种阳离子或阴离子时，离子在电极上放电顺序不同。
问题引入
阴极：阳离子的氧化性（得电子能力）
Cu2+ > H+
①阴极——阳离子放电顺序：（得电子，氧化性强先得电子）
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+
>H+（水电离）> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
金属单质还原性越强，对应阳离子氧化性越弱，越难得电子
一、电解原理
离子放电顺序
②阳极(与电极材料有关) ——阴离子放电顺序：（失电子，还原性强先失去电子）
a、活性电极(Pt、Au除外金属)优先于阴离子放电。b、惰性电极(Pt、Au、石墨)
活性电极 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO42－>F－
含氧酸根
笔记
例：写出用石墨做电极电解CuCl2溶液的电极反应式及总电解方程式
① 首先分析、比较出阴阳极的放电离子
阴极：Cu2+ > H+
阳极：Cl- > OH-
② 然后写电极反应式 ：
阴极：
阳极：
Cu2+ + 2eˉ === Cu
2Cl- -2e- === Cl2↑
③ 两极反应式相加得总方程式
2Cu2+ +2Cl- === 2Cu＋Cl2↑
电解
CuCl2 === Cu + Cl2↑
电解
二、电极反应式的书写
分析电解反应的一般思路：
①判断电极材料
②明确溶液中存在哪些离子
③判断阴阳离子的放电顺序
④根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物，两极相加得到总方程式
【思考】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2+和Cl－放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？
溶液中Cu2+和Cl－放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在H+和OH－， H+在阴极放电，OH－在阳极放电，实际上是电解水的过程，电极反应式如下：
二、电极反应式的书写
阴极：
阳极：
总反应：
4H2O+ 4e－ === 2H2 ↑ +4OH－
2H2O－4e－ === 4H+ + O2 ↑
2H2O === 2H2↑ + O2 ↑
电解
注意：书写反应的总离子方程式时，若参与电极反应的H+(或OH-)是由水电离出来的，应用水的分子式表示。
1、以石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时，在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。
C
C
HCl
阴极：
阳极：
总反应：
2H+ + 2e－ === H2 ↑
2Cl- -2e- === Cl2↑
2HCl === H2 ↑ + Cl2 ↑
电解
阴极：
阳极：
总反应：
2H2O+ 2e－ === H2 ↑ +2OH－
2Cl－ -2e－ === Cl2↑
2Cl-+2H2O === H2 ↑ + Cl2 ↑+2OH-
电解
2NaCl+2H2O === H2 ↑ + Cl2 ↑+2NaOH
电解
C
C
NaCl溶液
作业
C
C
CuSO4溶液
C
C
KNO3溶液
H2SO4溶液
NaOH溶液
阴极：
阳极：
总反应：
2Cu2+ + 4eˉ === 2Cu
2H2O－4e－ === 4H+ + O2 ↑
2Cu2++2H2O === 2Cu＋O2↑+4H+
电解
2CuSO4+ 2H2O === 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
电解
阴极：
阳极：
总反应：
4H2O+ 4e－ === 2H2 ↑ +4OH－
2H2O－4e－ === 4H+ + O2 ↑
2H2O === 2H2↑ + O2 ↑
电解
作业
2H2O === 2H2↑ + O2 ↑
电解
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 加入_____
减小
增大
不变
H2O
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4H＋＋4e－===2H2↑
三、电解规律
1、电解 H2O 型（含氧酸、强碱、活泼金属含氧酸）
注意：电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。
或 2H2O－4e－ === 4H+ + O2 ↑
或 4H2O+ 4e－ === 2H2 ↑ +4OH－
电解质 HCl CuCl2
阳极反应式 __________________
阴极反应式 _________________ Cu2＋＋2e－===Cu
pH变化 _____
复原加入物质 加入_____ 加入______
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑
增大
HCl
CuCl2
3、电解 电解质和水 型（活泼金属无氧酸盐、不活泼金属的含氧酸盐）
2、电解 电解质 型（无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐）
电解质 NaCl CuSO4
阳极反应式 _________________ _______________________
阴极反应式 _________________________ ___________________
pH变化 _____ _____
复原加入物质 加入____ 加入____________
2Cl－－2e－===Cl2↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cu2＋＋4e－===2Cu
增大
减小
HCl
CuO或CuCO3
放氢生碱型
放氧生酸型
(1)用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液，最初一段时间阴极和阳极生成的物质分别是铜和氯气(　　)
(2)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Na＋＋e－===Na(　　)
(3)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(　　)
(4)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag＋＋2H2O===4Ag＋4H＋＋O2↑(　　)
(5)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HCl === CuCl2＋H2↑(　　)
×
√
√
√
√
电解
电解
1.为了加深对电解规律的理解，某同学做了以下探究，要求从H＋、Cu2＋、Na＋、SO42-、Cl－ 5种离子中两两恰当的组成电解质，按下列要求进行电解：
(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则采用的电解质是___________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是 ___________。
HCl、CuCl2
HCl、CuCl2
(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是______________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是____。
Na2SO4、H2SO4
H2O
(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是____________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是__________________。
CuSO4、NaCl
CuO或CuCO3、HCl