(共17张PPT)
第二节 第二课时 电解原理的应用
[目标]1.知道电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
2.会书写有关的应用的电极反应式及化学方程式。
[重点]电解原理的应用 [难点]电解原理及电极反应式书写
一、目标导学
二、自主学习
[时间]15min
[内容]结合课本、笔记完成优化设计p.6-p.7
[应用1]氯碱工业—电解饱和食盐水
电解饱和食盐水
H2
NaOH
氯气
氢气
液碱
Cl2
有机合成
合成农药
金属冶炼
有机合成
造纸玻璃
肥皂纺织
三、合作学习
[阴 极]
2Cl--2e-=Cl2↑
2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH
电解
[阳 极]
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
[总反应]
[小结]氯碱工业原理分析
[问题1]判断出电解池的电极。
[问题2]判断电子、电流、离子的移向。
[知识补充]常见的几种离子交换膜
1.阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过
2.阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过
3.质子交换膜：只允许H+和水分子通过
4.双极膜：将H2O解离成H+和OH-并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动
【基本思路】考虑溶液呈电中性，电荷守恒。
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。
[应用2]电镀
[电镀池的结构]
①阴极-待镀金属
②阳极-镀层金属
③电解液-含镀层金属阳离子的盐溶液
(1)铜片—镀层金属—连接正极—作阳极
铁件—待镀金属—连接负极—作阴极
硫酸铜溶液—作电解液—要含镀层金属离子
(2)阳 极：Cu-2e-=Cu2+
阴 极：Cu2++2e-=Cu
总反应：Cu2++Cu=Cu2++Cu
(3)现象：铁件上产生一层红色物质，铜片溶解
(4)特点：电镀液的组成及酸碱性保持不变
[问题]如果想在铁钥匙上镀上铜，如何设计实验？并分析其原理。
粗铜含Zn、Fe、Ag、Au等杂质
【电解精炼原理】
阳 极—粗铜
阴 极—纯铜
电解液—CuSO4溶液
阳 极: Zn-2e-=Zn2+
Fe-2e-=Fe2+
Cu-2e-=Cu2+
阴 极: Cu2+-2e-=Cu
阳极泥:
Ag、Au沉积
[应用3]电解精炼铜
[问题1]电解液浓度有何变化？
电解池 电解精炼池 电镀池
定义
形成 条件
电极 反应
电能→化学能
电解原理
金属表面镀上其它金属
电极接直流电源
电解质溶液
形成闭合回路
镀层金属—正极
待镀金属—负极
电解质:镀层金属离子
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
电解原理
提纯不纯的金属
不纯金属—正极
纯的金属—负极
电解质:提纯金属离子
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
电解池、电解精炼池、电镀池的比较
电冶金本质：Mn++ne-=M
1.电解熔融氯化钠
钠、镁、铝等非常活泼的金属，一般还原剂很难还原金属单质出来，工业上常用电解法冶炼。
阳 极：2Cl- - 2e- = Cl2↑
阴 极：2Na+ + 2e- = 2Na
总反应：2NaCl(熔融) === 2Na + Cl2↑
电解
[应用4]电冶金
2.电解熔融氧化铝
阳 极：6O2--12e-=3O2↑
阴 极：4Al3++12e-=4Al
总反应：2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑
电解
熔融Al2O3
冰晶石
[问题1]写出制取K、Ca、Mg的方程式。
[问题2]电解制铝时为什么不用AlCl3
[问题3]冰晶石的作用。
[达标检测1]下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，
b电极附近溶液呈红色。下列说法正确的是( )
A.X是负极，Y是正极
B.Pt是阴极，Cu是阳极
C.CuSO4溶液的pH逐渐减小
D.CuSO4溶液的pH不变
四、复述检测
[达标检测2]利用如图所示装置可以在铜牌表面电镀一层银。下列有关说法正确的是（ ）
A.通电后，Ag＋向阳极移动
B.银片与电源负极相连
C.该电解池的阴极反应可表示为Ag+ + e- = Ag
D.当电镀一段时间后，将电源反接，铜牌可恢复如初
[达标检测3]在新冠肺炎疫情期间，“84”消毒液是环境消毒液之一。某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置。c、d都为碳电极。
(1)a为电源的 极，c为电解池的 极。
(2)d电极上发生的电极反应式：_________________，
电解产生消毒液的总化学方程式为 。
[达标检测4]电解原理在化学工业中有广泛应用。如图
表示一个电解池,装有电解液a,X、Y是两块电极片,通过
导线与直流电源相连。请回答以下问题。
(1)若X、Y都是惰性电极,a是NaCl饱和溶液,实验开始时,
同时在两边各滴入几滴酚酞溶液,则:
①电解池中X极上的电极反应式是 ,在X极附近观察到的现象是 。
②Y电极上的电极反应式是 ,检验该电极反应产物的方法是 。
(2)若X、Y都是银电极,a是AgNO3溶液,则X极上的电极反应式是 ,Y电极上的电极反应式是 ,通电一段时间后,AgNO3溶液的浓度 。
[达标检测5]下图中的A为直流电源,B为浸透氯化钠饱和溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色。回答下列问题。
(1)电源A的a为 极。
(2)滤纸B上发生的总反应方程式为 。
(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点短路,则电极e上发生的反应为 ,电极f上发生的反应为 ,槽中盛放的电镀液可以是 或 (填两种)。 (共23张PPT)
第二节 第一课时 电解原理
[目标]1.能描述电解池的工作原理,会设计简单的电解池。
2.会写电解池的电极反应式和总反应方程式。
3.知道电极上离子的放电顺序,会判断电解产物。
[重点]电解池的工作原理 [难点]电解池的电极反应式
一、目标导学
二、自主学习
[时间]15min
[内容]结合课本、笔记完成优化设计p.6-p.7
[实验4-2]按下图所示装置完成实验，并填写下表。
实验现象 实验结论
闭合回路
生成铜
生成氯气
电流表指针发生偏转
与负极相连的石墨棒上生成红色物质
与正极相连的石墨棒上产生气泡,湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝
三、合作学习
[思考]电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？
通电前
①离子运动
阳离子：H+、Cu2+
阴离子：OH-、Cl-
通电后
Cu2+ 、 H+向阴极移动
Cl- 、OH-向阳极移动
②电极反应
[阴极]Cu2++2e-=2Cu 还原反应
[阳极]2Cl--2e-=Cl2↑ 氧化反应
CuCl2 Cu + Cl2↑
电解
一、电解原理
1.电解
使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。电解属于化学变化。
2.电解池(电解槽)
把电能转化为化学能的装置。
3.电解池的构成
(1) 外加
(2) 电极
(3) 或熔融电解质
阳极：接电源 极
阴极：接电源 极
(4)形成闭合回路
4.电解池的几个重要方向
电极 阳极
阴极
离子流向
电子流向
电流流向
发生 ，与电源 极相连
发生 ，与电源 极相连
阴离子→ 极 阳离子→ 极
极→ 极→ 极→ 极
极→ 极→ 极→ 极
5.电解池的电极判断方法
判断方法 阳极 阴极
与直流电源相连
化合价的变化
电子流向
电流流向
离子移向
二、放电顺序
1.阳极放电顺序
失电子—氧化反应
①活泼金属电极(Au、Pt除外)：
②惰性电极(Pt、Au、石墨)：
电极失电子
阴离子失电子
S2-＞I -＞Br-＞Cl -＞OH－＞含氧酸根>F-
失电子能力：逐渐减弱
阴离子放电顺序：
水溶液中，含氧酸根和F-不放电，阳极产物一般为非金属单质。
2.阴极放电顺序
得电子—还原反应
与电极材料无关：阳离子得电子
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>(H+ )>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
得电子能力：逐渐减弱
①阳离子放电后的产物一般是对应的单质
②水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+不放电
③酸：H+ > Zn2+ 水：Zn2+ > H+
思维建模
原电池 电解池 能量转化 反应能否自发 构成装置 电极名称
电极反应
电子流向 电流流向 离子流向 化学能→电能
电能→化学能
自发的氧化还原反应
非自发或自发的氧化还原反应
两极、电解质、导线
两极、电解质、导线、电源
负极
正极
阳极
失电子-氧化
得电子—还原
失电子—氧化
得电子—还原
负极→外电路→正极
负极→阴极→阳极→正极
正极→外电路→负极
正极→阳极→阴极→负极
正→正极 正→负极
阳→阴极 阴→阳极
阴极
原电池和电解池的比较
三、电极反应式的书写
②溶液全部离子
③判断放电顺序
④阳极—升失氧化
阴极—降得还原
①判断电极材料
⑤阴+阳=总反应式
[阴 极]
[阳 极]
2Cl- - 2e- = Cl2↑
Cu2++ 2e- = 2Cu
CuCl2 Cu + Cl2↑
电解
[总反应]
四、电解规律
用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表：
1.电解水型
含氧酸(H2SO4)、强碱(NaOH)、活泼金属的含氧酸盐(Na2SO4)
阳极反应式
阴极反应式
总反应式
pH变化
复原加入物质
-
+
直流电源
NaOH溶液
[实质]电解水
2.电解电解质型
无氧酸(HCl)、不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2)
阳极反应式
阴极反应式
总反应式
pH变化
复原加入物质
-
+
直流电源
稀盐酸
[实质]电解质被电解
3.放氧生酸型
不活泼金属的含氧酸盐(CuSO4)
阳极反应式
阴极反应式
总反应式
pH变化
复原加入物质
[实质]电解质和水均被电解
-
+
直流电源
CuSO4
溶液
4.放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐(NaCl)
阳极反应式
阴极反应式
总反应式
pH变化
复原加入物质
[实质]电解质和水均被电解
-
+
直流电源
NaCl
溶液
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
[Ⅰ + Ⅲ区]
[Ⅰ + Ⅳ区]
[Ⅱ + Ⅲ区]
[Ⅱ + Ⅳ区]
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
电解本身型 如CuCl2 、HCl
放氢生碱型 如NaCl
放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
四、复述检测
Fe
Cu
氯化铜溶液
氯化铜溶液
C
C
A
B
Fe
Cu
盐酸溶液
[达标检测1]分析下图，属于电解池的是（ ）
C
Cu
氯化铜溶液
D
C
[达标检测2]如图所示装置中，属于电解池的是( )
A B C D
[达标检测3]电解CuCl2与NaCl的混合溶液(惰性电极)，阴极上和阳极上最先析出的物质为( )
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2
[达标检测4]如图为直流电源电解稀硫酸钠溶液的装置。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.a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色
B.a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色
C.逸出气体的体积，a极的小于b极的
D.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体
[达标检测5]用情性电极电解下列溶液：
(1)电解KNO3溶液阳极反应 .
(2)电解CuCl2溶液阴极反应 .
(3)电解硫酸溶液的总反应 .
(4)电解CuSO4与NaCl混合溶液开始时
阳极反应 .
阴极反应 .
[达标检测6]如图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是( )
A．a为负极，b为正极
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变(共16张PPT)
第二节 第二课时 电解原理的应用
[目标]能运用原电池、电解池模型示意图解释电极及电池反
应现象,揭示“放电”“充电”时现象的本质与规律。
[重点]二次电池的工作原理 [难点]电极反应式的书写
一、目标导学
二、自主学习
[时间]15min
[内容]复述原电池、电解池的构成和工作原理
三、合作学习
一、原电池及其工作原理 将化学能转化成电能的装置。
负极
正极
阴
阳
e-
e-
e-
负失正得 正正负负
电子不下水 离子不上岸
[构成]
[原理]
[负极]
[正极]
电解液
还原剂-ne-→氧化产物
氧化剂+ne-→还原产物
两极一液一线一反应
三、电极的判断方法
1.原电池正负极的判断方法
判断依据 负极 正极
化合价变化
电子流向
电流流向
离子移向
电极材料
电极现象
2.电解池正负极的判断方法
判断方法 阳极 阴极
与直流电源相连
化合价的变化
电子流向
电流流向
离子移向
二、电解池及其工作原理 将电能转化成化学能的装置。
阳失阴得 阴阳相反
电子不下水 离子不上岸
[构成]
[原理]
[阳极]
[阴极]
还原剂-ne-→氧化产物
两极一液一线一反应一电源
氧化剂+ne-→还原产物
四、二次电池的解题流程
信息提取
确定装置
阅读题目，提取对解题有价值的信息。
放电为原电池，充电为电解池。
判断电极
放电-正极 充电-阳极，放电-负极 充电-阴极。
书写反应
放电时的正极反应颠倒过来为充电时的阳极反应；
放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应。
离子移动
原电池：正正负负 电解池：阴阳相反
较难判断的:考虑电荷守恒。
四、复述检测
[达标检测1]铅酸蓄电池的构造示意
图如下。关于该电池及其工作原理，
下列说法正确的是( )
已知：难溶于水，该电池总反应为
A．作电池的负极
B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大
C．电池工作时，向负极方向移动
D．电池工作时，铅极发生
D
[达标检测2]我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应:4Na+3CO2 2Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2，生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面。其工作原理如右图所示。下列说法错误的是( )
A．充电时，钠箔与外电源负极相连
B．可用乙醇代替四甘醇二甲醚
C．放电时，正极的电极反应式为：
D．电路中转移1mol电子时，正极质量增加56g
放电
充电
B
[达标检测3]2019年10月9日诺贝尔化学奖授予在锂离子电池方向研究有突出贡献的三位科学家。磷酸铁锂( )电池是新能源汽车的主流电池，其放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
C
A．为了增强导电性，电解质可以配成水溶液
B．充电时，电极a与电源正极相连
C．充电时，电极b的反应式为
D．电池驱动汽车前进时，负极材料减重14g，理论上电路中转移4NA电子
[达标检测4]水系Zn－CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如下，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A．放电时，Zn电极为负极，发生还原反应
B．充电时，OH－从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应
C．放电时，催化电极上的反应为CO2＋2H＋＋2e－=CO＋H2O
D．充电时，Zn电极上的反应为Zn2＋＋2e－=Zn
C
[达标检测5]由我国科学家设计的Mg－Li双盐具有较高的电池效率，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．放电时，正极电极反应式为FeS＋2e－＋2Li＋=Fe＋Li2S
B．充电时，Mg电极发生了还原反应
C．充电时，每生成1 mol Mg，电解质溶液质量减少24 g
D．电解液含离子迁移速率更快的Li＋，提高了电流效率
C
[达标检测6]一种可充电锌－空气电池放电时的工作原理如下图所示。已知：Ⅰ室溶液中，锌主要以[Zn(H2O)6]2＋的形式存在，并存在电离平衡[Zn(H2O)6]2＋ [Zn(H2O)5(OH)]＋＋H＋。下列说法错误的是( )
A．放电时，Ⅱ室中的Cl－通过阴离子交换膜进入Ⅰ室
B．放电时，Ⅰ室溶液中[Zn(H2O)5(OH)]＋浓度增大
C．充电时，每生成0.2 mol O2，Ⅲ室溶液质量理论上减少6.4 g
D．充电时，Zn电极的电极反应为[Zn(H2O)6]2＋＋2e－=Zn＋6H2O
C
[达标检测7]科学家发明了一种可充电的Zn－CO2电池，采用纳米管材料可以有效催化充放电过程中的析氧反应和CO2的还原反应装置如图所示，其中双极膜在电场作用下能将水解离成H＋和OH－，下列说法错误的是( )
A．析氧反应发生在充电时的左侧电极
B．充电时KHCO3溶液浓度增大
C．放电时，双极膜产生的OH－向锌电极迁移
D．放电时，正极反应式为CO2＋6e－＋6=CH3OH＋6＋H2O
B
[达标检测8]新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A
A.充电时，电极接外电源负极
B.充电时石墨电极发生的反应为：
C.放电时从石墨电极向电极迁移
D.放电时每转移电子，电极生成硫
