4.2.1 电解原理 课件 （共22张PPT） 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

高二化学 选择性必修一
第四章 化学反应与电能
电解池
第一课时 电解原理
4.2.1 电解原理
使用时：
化学能转化为电能
充电时：
电能转化为化学能
一、电解原理
4.2.1 电解原理
1、电解池
把电能直接转化为化学能的装置
一、电解原理
4.2.1 电解原理
【实验4-2】
【现象】
【结论】
阳极(与电源正极相连)：产生刺激性气味的气体，使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
阴极(与电源负极相连)：逐渐覆盖了一层红色物质
CuCl2溶液在通电下生成了 Cu 和 Cl2
电流表指针发生偏转
一、电解原理
4.2.1 电解原理
电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？
【思考】
离子自由运动
(不规则运动）
离子定向运动
一、电解原理
4.2.1 电解原理
CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-
H2O ? H+ + OH-
?
向阴极迁移
向阳极迁移
Cu2+ ＞ H+
放电顺序
还原反应
氧化反应
放电顺序
Cl- ＞ OH-
2Cl- - 2e- = Cl2↑
Cu2+ + 2e- = Cu
一、电解原理
4.2.1 电解原理
氧化反应
2Cl- - 2e- = Cl2↑
还原反应
Cu2+ + 2e- = Cu
阳极
阴极
总反应
Cu2+ + 2Cl- = Cu + Cl2↑
电解
使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起氧化还原反应的过程
放电
当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程
一、电解原理
4.2.1 电解原理
2、电解池的工作原理
氧化
反应
还原
反应
阴离子
阳离子
氧化反应
还原反应
阳极
阴极
阴离子移向______；
阳离子移向______
阳极
阴极
离子流向
反应类型
电子流向
电源____极流向____极
____极流向电源____极
负
阴
阳
正
e-
e-
一、电解原理
4.2.1 电解原理
3、电解池构成条件
1) 外加直流电源
阳极：接电源正极
阴极：接电源负极
2) 两个电极
惰性电极：C、Pt、Au等
活性电极：除Pt、Au 以外的金属电极
如：Fe、Cu、Ag等
3) 电解质溶液或熔融电解质
4) 形成闭合回路
阳极、阴极
4.2.1 电解原理
导思
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负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极(　　)
√
×
√
√
4.2.1 电解原理
导思
2. 如下图所示装置中属于电解池的是________(填序号)。
③⑥
4.2.1 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-
利用惰性电极电解NaCl溶液，能否得到金属Na？
问题思考
4.2.1 电解原理
第二步：分析离子放电顺序（注意阳极电极材料）
阴极：Cu2＋＞H＋ ，阳极：OH－>SO42?；
?
以惰性电极电解CuSO4溶液为例
电离：CuSO4===Cu2＋＋SO42?，H2O?H＋＋OH－，
溶液中存在Cu2＋、SO42?、H＋、OH－四种离子；
?
第一步：分析溶液中存在的离子
第三步：写出电极反应式
阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu，阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；
两极反应式相加得总反应式：
2Cu2++2H2O == 2Cu＋O2↑+4H+
电解
分析电解池的一般思路
二、放电顺序
4.2.1 电解原理
即失或得电子的顺序
1、阳极放电顺序
金属失电子，发生氧化反应
若为活性电极：
若为惰性电极(Pt、Au、C等)：
仅溶液中的阴离子放电
活泼金属＞S2-＞ SO32- ＞ I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞ 含氧酸根离子(SO42?等)
＞F-
?
(只传递电子本身不失电子)
S2-＞SO32- ＞ I -＞Br -＞Cl -＞OH-＞ 含氧酸根离子(SO42?等) ＞F-
?
水溶液中不放电
【总结】
失电子能力——还原性
二、放电顺序
4.2.1 电解原理
即失或得电子的顺序
2、阴极放电顺序
溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，与电极材料无关
Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞ H+(水) ＞
Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+
氧化性强的离子先放电：
水溶液中不放电，熔融态放电
阳离子得电子能力——氧化性
即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子
4.2.1 电解原理
导思
用惰性电极电解下列电解质溶液，写出电极反应式和总反应式：
(1) 电解氢氧化钠溶液
阳极：__________________________；
阴极：___________________________；
总反应式：______________________。
(2)电解稀硫酸溶液
阳极：_________________________；
阴极：___________________；
总反应式：_____________________。
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
4H＋＋4e－===2H2↑
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
(3)电解硫酸钠溶液
阳极：________________________；
阴极：__________________________；
总反应式：____________________。
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4H2O＋4e－===4OH－＋2H2↑
三、电解规律
4.2.1 电解原理
1、电解水型
如：Na2SO4、NaOH、H2SO4
电解质
H2SO4
NaOH
Na2SO4
阳极反应式
2H2O－4e－===
O2↑＋4H＋
__________________________
2H2O－4e－===
O2↑＋4H＋
4OH－－4e－===
O2↑＋2H2O
阴极反应式
______________
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
pH变化
_______
______
______
复原加入物质
加入_______
4H＋＋4e－===2H2↑
减小
增大
不变
H2O
特别提醒　电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。
三、电解规律
4.2.1 电解原理
2、电解电解质型
如：HCl、CuCl2
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
三、电解规律
4.2.1 电解原理
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↑
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Cu2＋＋4e－===2Cu
增大
减小
HCl
CuO或CuCO3
如：NaCl CuSO4
放H2?生碱型
放O2?生酸型
4.2.1 电解原理
正误判断
(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2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
×
√
√
(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↑
√
4.2.1 电解原理
正误判断
(5)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu＋2HCl CuCl2＋H2↑
(6)电解任何物质，阳极失电子总数与阴极得电子总数相等
(7)用惰性电极电解盐酸、稀硫酸，H＋放电，溶液的pH逐渐增大
×
√
√
4.2.1 电解原理
电解池
电解原理
放电顺序
电解水型
放H2?生碱型
电解电解质型
放O2??生酸型
电解规律
活泼金属＞S2-＞I -＞Br -＞Cl -＞OH-
Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+