4.2.1 揭秘原电池 课件(共22张PPT) 人教版（2019）高中化学选择性必修第一册

(共22张PPT)
揭秘电解池 助力航天梦
高二化学 人教版选择性必修1第四章第二节电解池（第一课时）
目录
CONTENTS
构建模型
电解池工作原理
1
研究模型
探究电解池放电顺序
2
运用模型
寻找电解水的离子导体
3
问鼎苍穹
中国梦 航天梦
构建模型---电解池工作原理
【现象】
【结论】
一极：产生可以使木条燃烧更旺的气体
一极：产生的气体可燃烧，火焰呈淡蓝色
水在通电下生成了 H2和 O2
两极产生的气体体积比为2:1
构建模型---电解池工作原理
微观探析：电解水生成H2和O2的原理是什么？
离子自由运动
离子定向运动
－
＋
宏观
阴极
阳极
生成H2
生成O2
－
＋
微观
通电前
通电后
H+
OH一
H+
H+
OH一
OH一
OH一
H+
H+
H+
OH一
OH一
微观探析符号表征
e-
e-
OH一
－
＋
构建模型---电解池工作原理
总反应
2H
电解
e-
e-
H+
OH一
H+
阴极：还原反应
4H2O+4e-=2H2↑+4OH-
+1 0
阳极:氧化反应
2↑+4H+
-2 0
电 解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
电解池：把电能直接转化为化学能的装置。
直流电源
阴极
阳极
还原反应
氧化反应
离子导体
阳离子
阴离子
－
＋
阳离子
阴离子
电源
阴极
阳极
溶液中的离子
闭合回路
分析电解池工作原理的基本步骤
－
＋
e-
e-
构建模型---电解池工作原理
外电路
电子导体
内电路
离子导体
①直流电源
②电极
活性电极：活性≥Ag
惰性电极：石墨、Pt、Au
③电解质溶液
或熔融电解质
④闭合回路
电解池
形成的条件
构建模型---电解池工作原理
研究模型---探究电解池放电顺序
电解H2O
2H2O == 2H2 ↑ +O2↑
电解
－
＋
H+
OH一
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
Z
资料卡片
≈55.6mol/L
注：c(H2O)=
1 L
1000 g
18 g·mol-1
25℃纯水的pH=7,室温1L(55.6mol)H2O中，只有1×10-7 molH2O电离。
探究添加什么电解质可以增强水的导电性？
药品：氯化钠、氯化铜、硫酸铜、酚酞
仪器：玻璃片、9V电池、导线、铅笔芯、pH试纸、
淀粉碘化钾试纸、滤纸
研究模型---探究电解池放电顺序
实验改进：电解池的微型化实验
电解CuCl2溶液
OH一
H+
H+
－
＋
OH一
有气泡，淀粉碘化钾试纸变蓝
Cu2+、H+
电极上有红色固体析出
Cl-、OH-
Cu2++2e-=Cu
2Cl--2e-=Cl2 ↑
阳极
阴极
电极
现象
迁移的离子
电极反应
总反应
电解
CuCl2=Cu+Cl2 ↑
放电顺序
阳极：Cl->OH-
阴极：Cu2+>H+
研究模型---探究电解池放电顺序
科学探究一：电解氯化铜溶液
阴极
阳极
研究模型---探究电解池放电顺序
有气泡，外圈变红内圈变白
Cl-、OH-
有气泡，pH试纸变蓝
阳极
阴极
H+、Na+
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
OH一
H+
－
＋
电解NaCl溶液
2Cl--2e-=Cl2 ↑
电解
2H2O+ 2Cl- =
H2↑+ Cl2 ↑ +2OH-
电极
现象
迁移的离子
电极反应
总反应
放电顺序
阳极：Cl->OH-
阴极：H+>Na+
+1 0
OH一
H+
科学探究二：电解氯化钠溶液
阴极
阳极
电解CuSO4溶液
H+
－
＋
OH一
SO42一
放电顺序
有气泡， pH试纸变红
阳极
阴极
Cu2+、H+
电解
电极
现象
迁移的离子
电极反应
总反应
电极上有红色固体析出
2H2O-4e-=O2 ↑+4H+
OH-、SO42-
2Cu2++4e-=2Cu
2Cu2+2H2O =
2Cu+4H++O2 ↑
-2 0
阳极： OH->SO42-
阴极：Cu2+>H+
研究模型---探究电解池放电顺序
H+
SO42一
OH一
科学探究三：电解硫酸铜溶液
阴极
阳极
电解Na2SO4溶液
OH一
H+
－
＋
SO42一
有气泡， pH试纸变红
有气泡，pH试纸变蓝
阳极
阴极
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
2H2O-4e-=O2 ↑+4H+
电极
现象
迁移的离子
电极反应
总反应
2H2O == 2H2 ↑ +O2↑
电解
OH-、SO42-
H+、Na+
+1 0
-2 0
运用模型---为电解水寻找合适的离子导体
OH一
SO42一
H+
科学探究四：电解硫酸钠溶液
放电顺序
阳极： OH->SO42-
阴极：H+>Na+
阳极
惰性电极
活性电极
(除金、铂、C以外材料时)
自身放电
还原性强的离子优先放电
活泼金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。
还原性：
S2-
I-
Br-
Cl-
OH-
含氧酸根
F-
在溶液中只考虑此部分
还原性
放电
能力
减弱
减弱
研究模型---探究电解池放电顺序
阴极：
氧化性强的离子优先放电
阴极始终是溶液中的阳离子得电子，与电极材料无关
氧化性：
阴极发生还原反应
Ag＋>Hg2+ > Fe3+ > Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……
Ag+
Hg2+
Fe3+
Cu2+
H+
只在熔融状态下放电
氧化性
放电
能力
Pb2+
Sn2+
Fe2+
Zn2+
H+(H2O)
Al3)+
Mg2+
Na+
Ca2+
K+
在溶液中只考虑此部分
浓度很大时排在水电离的H+前
减弱
减弱
注意　电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
研究模型---探究电解池放电顺序
S2-
I-
Br-
Cl-
OH-
含氧酸根
F-
Ag+
Hg2+
Fe3+
Cu2+
H+
……
Al3+
Mg2+
Na+
Ca2+
K+
放H2生碱型
（NaCl、MgBr2等）
电解电解质本身
（CuCl2、CuBr2等）
放O2生酸型
（CuSO4、AgNO3等）
惰
性
电
极
电
解
电
解
质
溶
液
的
产
物
判
断
电解水型
（Na2SO4、H2SO4、NaOH等）
运用模型---为电解水寻找合适的离子导体
运用模型---为电解水寻找合适的离子导体
2000年俄罗斯电解制氧装置
在国际空间站俄罗斯“星辰号”服务
我国空间站固体聚合物电解质电解水系统
尿液处理系统
水电解系统
饮用水
储水箱
水净化
系 统
冷凝水
收集系统
萨巴蒂尔
反应器
二氧化碳 收集系统
O2
O2
尿液
H2O
H2O
H2O
H2O
水蒸气
CO2
CO2
CH4
H2
H2O
运用模型---为电解水寻找合适的离子导体
CO2+4H2 == CH4+2H2O
高温
催化剂
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
阳极：活泼金属＞S2-＞I -＞Br -＞Cl -＞OH-
阴极：Ag+＞Hg2+>Fe3+> Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+>......
归纳总结
找电源
找电极
找离子
写反应
实现中国梦是一场历史接力赛，当代青年要在实现民族复兴的赛道上奋勇争先。时代总是把历史责任赋予青年。新时代的中国青年，生逢其时、重任在肩，实施才干的舞台无比广阔，实现梦想的前景无比光明。
——习近平总书记在庆祝中国共产主义青年团成立100周年大会的讲话
不负韶华 未来可期
谢谢观看