4.2 电解池 课件（共17张PPT）

(共17张PPT)
电解池（第2课时）
高中化学
学习目标
（1 ） 通过对电解氯化钠溶液的实验观察， 提升证据意识及分
析能力， 加深对电解原理的认识；
（2 ） 通过对不同电极电解氯化钠溶液产物的不同， 建立非惰
性电极的认知模型；
（3 ） 通过氯碱工业和家用消毒液制备的了解， 认识化学对社
会发展的重大贡献。
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知识回顾
惰性电极电解氯化铜溶液、 硝酸银溶液产物分析
放电顺序： 阳极： Cl-＞OH-＞含氧酸根 离子 阴极： Ag+ ＞ Cu2+＞H+ ＞Na+
（ 还原性）
（氧化性）
CuCl2 通电 Cu + Cl2 ↑
4Ag + O2 ↑+ 4HNO3
4AgNO3 + 2H2O
通电
【 现象】
阴极区产生无色气体， 溶液变红；
阳极区产生能使湿润的淀粉KI试
纸变蓝的气体 。
阴极：2H＋＋2e－ = H2 ↑ ( H2O …H++ OH-)
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【实验探究1】
阳极：2Cl－－2e－ = Cl2 ↑
总方程式：2NaCl + 2 H2O 电解
Na+
Cl-
2NaOH + H2 ↑ + Cl2 ↑
或2H2O ＋2e－ = H2 ↑+2OH－ H+ OH-
H2 ← →Cl2
e-
【现象】
电源反接后， 铁钉表面没有气泡； 铁钉附近溶 液红色逐渐变浅， 溶液中产生近白色絮状物且逐 渐沉入U型管的底部， 后来絮状物的颜色中会夹杂 有浅绿和黄色， 长时间放置后颜色逐渐加深。
【 思考】
在实验1进行 一段时间后， 将铁钉改 为与电源的正极连接 、 碳棒连接电源的 负极， 将会出现什么现象呢？
高中化学
【实验探究2】
阴 极
OH-
Na+
Cl-
H+
阳极：Fe - 2e－+2OH－ = Fe(OH)2 ↓
阳极放电顺序：
铁电极＞ Cl-＞OH-
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实验探究2原理分析
e-
【 结论】
阳极， 铁放电产生二价铁
常见的活性电极： 铁电极、 铜电极、 银电极等
H2
Fe2+
阳 极
实验分析
例1. 某小组同学用9V的电压， 用铜做阳极电解2 mol/L 的 H2SO4 溶液。
(1)很快就观察到C电极上产生大量气泡 ，铜电极逐渐变 暗， 5min后铜电极附近溶液颜色开始变蓝且颜色逐渐加
深 。 试用电极方程式解释溶液变蓝的原因：
阳极：Cu - 2e－= Cu2+
(2)2h后 ，C电极上不再产生气泡且有红色物质附着， 试
解释整个过程中阴极现象不同的原因：
阴极：①2H＋＋2e－ = H2 ↑ ②Cu2++ 2e－= Cu
氧化性：Cu2+＞H+
H2
Cu2+
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能力提升
例2. 某小组同学用9V的电压， 用铜做阳 极电解2 mol/L氯化钠溶液。
实验开始后， 观察到铜电极逐渐变暗，
10min后阳极附近溶液中有白色沉淀析出 ， 经检验该白色物质为CuCl(难溶) 。 试用电极 方程式解释CuCl的形成原因：
阳极：Cu - e－+ Cl－ = CuCl ↓
高中化学
①看电源—确定电子流动方向
②看两极材料—确定电极是否参与反应
③看溶液中的离子—确定何种离子放电
电解池的分析思路
④关注溶液环境—确定其它反应
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阴极
极
阳
e-
e-
高中化学 【实验探究3】
用1.5V的电压， 用铁做电极电解饱和氯化钠溶液， 试用电解原理
解释产生现象的可能原因：
【 结论】
①阳极铁放电产生二价铁， 阴极被保护；
②氧化产物的存在形式和变化与环境有关。
阳极 ：Fe - 2e－ = Fe2+
阴极：2H2O ＋2e－ = H2 ↑+2OH-
溶液中 ：Fe2+ +2OH－ = Fe(OH)2 ↓
连接电源后的0时刻
5分钟后的铁钉
10秒钟
5分钟
2分钟
且较长时间不变色
总反应式：Fe + 2 H2O 电解2Fe(OH) 2 + H2 ↑
【对比】 用以下装置制备氢氧化亚铁的优劣：
氢氧化亚铁的制备
图3
溶液中产生白色沉淀，
高中化学
图2
图1
【对比 】利用以下装置制备氢气、 氯气和烧碱的优劣： 2NaCl + 2 H2O 电解 2NaOH + H2 ↑ + Cl2 ↑
【思考】工业上如何完成三种物质的制备呢？
H 和Cl 难以 收集， 且二者相遇会 发生反应； 产物NaOH和Cl2接触会 反应生成NaClO和NaCl。
H 和Cl 可以收集。
NaOH和Cl2依然会因接触而反应。
方案讨论
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H2
图1
Cl2
OH-
图2
阳离子交换膜
H2O(含少量NaOH)
Cl — H2O H Na+ OH —
+
阳 极 金属钛网
阴 极 碳钢网
氯碱工业
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NaCl溶液
阳极室
NaOH溶液
精制饱和
淡盐水
极 室
Cl2
阴
-
H2
+
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二、 电解原理的应用
1、 氯碱工业
【任务】
请在右图相应位置分别标示出两个
进料 口和四个产品出 口 的对应物质；
请在离子交换膜上标示出离子的迁
移方向。
【 思考】你认为该电解槽最核心的部件是什么？ 其价值是什么？
利用电解氯化钠溶液的原理， 设计 一 个简易装 置直接制备有效成分为NaClO的家用84消毒液。
Fe
Cl2
C
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【任务】
能力提升
工业上通过控制阳极区溶液的
pH在9~10之间， 可以直接制得NaClO 为有效成分的家用84消毒液， 试写出 阳极的电极方程式：
阳极：Cl－ - 2e－+ 2OH- = ClO- + H2O
OH—
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原理分析
谢谢同学们的收看！
祝同学们学业进步！
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