1.3.1 电解的原理-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第一册课件(共27张PPT)

(共27张PPT)
第三节　电能转化为化学能——电解　
第1课时　电解的原理
探究学习一 电解的原理
【实验探究】电解熔融氯化钠——工业生产金属钠
1．实验装置
2．实验现象：通电后，石墨片周围有 产生，铁片上 。
3．实验分析
(1)通电前 熔融NaCl中存在的微粒有 ，这些微粒运动特点是 自由运动 。
气泡 生成银白色金属
Na＋、Cl－
(2)通电后
①离子移动方向：Na＋移向 电极，Cl－移向 电极。
②电极上发生的反应
铁电极： ，发生 反应；
石墨电极： ，发生 反应。
铁 石墨
2Na＋＋2e－=2Na 还原
2Cl－－2e－=Cl2↑ 氧化
探究学习一 电解的原理
【实验探究】电解熔融氯化钠——工业生产金属钠
4．实验结论
熔融的NaCl在直流电作用下发生了 反应，分解生成了 。
氧化还原 Na和Cl2
1．电解概念：将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生 反应和 反应的过程。
2．电解池
(1)定义：将 能转化为 能的装置。
(2)成条件：
电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体外，直流电源
【归纳总结】
氧化 还原
电 化学
【归纳总结】
3．电解的工作原理
(1)电极及电极反应
阳极：与电源 极相连，发生 反应的电极。
阴极：与电源 极相连，发生 反应的电极。
(2)电子流向和离子移动方向
导线上(外电路)电子从电源的 极流出，经导线流向电解池的 极。电解池的 极上产生的电子经导线流入电源的 极。溶液中(内电路)阴离子移向 极，阳离子移向 极。
正 氧化
负 还原
负 阴
阳 正
阳 阴
想一想？
原电池和电解池的比较
化学 电
电 化学
氧化
还原
氧化
还原
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、电子导体外，直流电源
【理解应用】
1．工业制镁是采用电解熔融氯化镁的方法。填空：
(1)电极反应式：
阳极 ；
阴极 。
(2)电解方程式： 。
×
√
×
Mg2＋＋2e－=Mg
2Cl－－2e－=Cl2↑
【理解应用】
2．如图所示是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极。试回答下列问题：
(1) b电极为____极，c电极为___极。
(2)电解过程中，Cu2+向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，
Cl-向___极移动。
(3)c电极电极反应式为____________________，发生了________反应。
(4)d电极电极反应式为______________，发生了________反应。
(5)电解总方程式为____________________。
×
√
×
负　 阳
阴
阳
2Cl－－2e－=Cl2↑
氧化
Cu2＋＋2e－=Cu　
还原
探究学习二 酸、碱、盐溶液的电解
1．电极产物的判断
(1)阳极产物的判断
①活性金属电极(除Pt、Au外的金属材料)作阳极：
电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。
②惰性电极(Au、Pt、石墨)作阳极：
阴离子失电子顺序为：
S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子(还原性含氧酸根如SO32-等除外)。
提醒
(1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
(2)电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
探究学习二 酸、碱、盐溶液的电解
(2)阴极产物的判断
电解时阳离子的得电子顺序一般为：
Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞
Mn2＋＞较活泼金属阳离子(注意Fe3＋的顺序)。
【思维模型】
分析判断电解产物及相关变化
(1)确定电解池的阴、阳两极，判断阳极是惰性电极还是活泼电极。
(2)分析通电前溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H＋和OH－)。
(3)通电后阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，判断两极上的放电顺序。
(4)确定电极产物，书写电极反应式(注意遵循原子守恒和电荷守恒)。
(5)分析电解时的相关变化，如两极现象、离子浓度的变化、pH变化等。
想一想？
(1)用惰性电极电解下列酸、碱、盐的溶液，填写填下表
4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
4H＋＋4e－=2H2↑
4H＋＋4e－=2H2↑
4H＋＋4e－=2H2↑
2H2O 2H2↑＋O2↑
2H2O 2H2↑＋O2↑
2H2O 2H2↑＋O2↑
2Cl－－2e－= Cl2↑
2Cl－－2e－= Cl2↑
2Cl－－2e－= Cl2↑
2H＋＋2e－= H2↑
2H＋＋2e－=H2↑
Cu2＋＋2e－=Cu
2Cu2＋＋4e－=2Cu
4OH－－4e－=2H2O＋O2↑
2HCl H2↑＋Cl2↑
2NaCl＋2H2O 2NaOH
＋H2↑＋Cl2↑
CuCl2 Cu＋Cl2↑
2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4
减小
增大
不变
增大
增大
减小
(2)根据上表总结规律
①电解水型： ；
②电解电解质型： ；
③电解质和水都发生电解型
放氧气生酸型 ；放氢气生碱型 。
H2SO4 NaOH Na2SO4
HCl CuCl2
CuSO4
NaCl
警示
书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。
2．用惰性电极电解酸、碱、盐溶液的规律
【理解应用】
1．如图为直流电源电解稀Na2SO4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电极附近呈蓝色
D.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
【理解应用】
2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质(中括号内)，溶液能与原来溶液完全一样的是(　　)
A．NaCl[盐酸]
B．NaOH[H2O]
C．CuCl2[HCl]
D．CuSO4[Cu(OH)2]
【思维模型】
电解后电解质溶液的复原
需加适量的某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如：
①NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)；
②AgNO3溶液：加Ag2O固体(不能加AgOH)；
③CuCl2溶液：加CuCl2固体；
④KNO3溶液：加H2O；
⑤CuSO4溶液：加CuO或CuCO3[不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3]。
【理解应用】
3．如图所示，a、b为石墨电极，通电一段时间后，b极附近显红色。下列说法不正确的是(　　)
A．b电极反应式为：2H＋＋2e－=H2↑
B．a电极反应式为：2Cl－－2e－=Cl2↑
C．铜电极反应式为：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O
D．铁电极反应式为：Cu2＋＋2e－=Cu
×
√
×
【思维模型】
串联电解池的阴、阳电极
串联电解池电流进入的电极为电解池的阳极，
电流流出的电极为电解池的阴极。
【基础达标】
1．下列说法正确的是(　　)
A．电解池工作时，阳极发生还原反应
B．电解池工作时，阳极上的电子通过电解质溶液移向阴极
C．电解、电离均需要通电才能实现
D．电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程
【基础达标】
2．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是(　　)
①氯化钠溶液　②硫酸铜溶液　③氢氧化钠溶液　④稀硫酸　⑤稀盐酸　⑥硫酸钠溶液
A.①③⑤ B.②④⑤ C.②④ D.②④⑥
【基础达标】
3．(2020·天津市实验中学高三模拟)以石墨为电极，电解KI溶液(含有少量的酚酞和淀粉)。下列说法错误的是(　　)
A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体
C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小
【基础达标】
4．下列有关用惰性电极电解AgNO3溶液一段时间后的说法，正确的
是(　　)
A．电解过程中阳极的质量不断增加
B．电解过程中溶液的pH不断升高
C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况
D．电解后两极产生的气体体积比为2∶1
【素养提升】
5．如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法不正确的是(　　)
A ． X极是电源正极，Y极是电源负极
B．Cu电极上增重6.4 g时，b极产生4.48 L(标准状况)气体
C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐减小
D．a极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑