江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学高中化学 专题1 第二单元 第3课时 电解池的工作原理及应用课件 苏教版选修4.ppt

第3课时电解池的工作原理及应用 专题1化学反应与能量变化 课程标准导航1 了解电解池的工作原理 能写出电解池的电极反应式 2 了解电解原理在生产生活中的应用 一 电解的原理1 电解及电解池在 的作用下 在两电极上分别发生 和 的过程叫电解 电解过程中电能转化为 人们把将电能转化为化学能的装置称为 自主学习 直流电 氧化反应 还原反应 化学能 电解池 在电解池中 与电源负极相连的电极是 发生 反应 与电源正极相连的电极是 发生 反应 2 用惰性电极电解 阴极 还原 阳极 氧化 2na 2e 2na cu2 2e cu 2cl 2e cl2 想一想1 写出用石墨电极电解熔融氧化铝的电极反应及总的电解反应 二 电解原理的应用1 电解饱和食盐水阳极 阴极 电解化学方程式 电解离子方程式 2cl 2e cl2 2h 2e h2 2 电解精炼金属 以精炼铜为例 1 电解池的组成阳极为 阴极为 电解质溶液为cuso4溶液或cucl2溶液等 2 电极反应阳极反应 cu 2e cu2 阴极反应 cu2 2e cu 粗铜 精铜 3 电镀 1 定义 应用 原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他 或 的过程 2 目的 使金属 能力增强 增加金属表面硬度或美观性等 3 电镀池构成镀层金属作 待镀金属制品作 含有 的溶液作电解质溶液 电解 金属 合金 抗腐蚀 阳极 阴极 镀层金属离子 想一想2 请思考工业上电解饱和食盐水时常用阳离子交换膜将阳极区和阴极区隔开 使得阴极区的oh 不能进入阳极区 这是为什么 提示 电解饱和食盐水阳极区的产物是cl2 若阴极区产生的oh 进入阳极区 则发生反应 2oh cl2 cl clo h2o 不能得到烧碱和氯气 自主体验 1 下列描述中 不符合生产实际的是 a 电解饱和食盐水制烧碱 用涂镍碳钢网作阴极b 电解法精炼粗铜 用纯铜作阴极c 电解熔融的氧化铝制取金属铝 用铁作阳极d 在镀件上电镀锌 用锌作阳极 解析 选c 电解熔融的氧化铝制取金属铝 阳极反应为6o2 12e 3o2 阴极反应 4al3 12e 4al 若用铁作阳极 则阳极反应为fe 2e fe2 电解一段时间后 fe2 在阴极上得电子被还原成fe 而得不到al 2 关于电解nacl水溶液 下列叙述正确的是 a 电解时在阳极得到氯气 在阴极得到金属钠b 若在阳极附近的溶液中滴入ki溶液 溶液呈棕色c 若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液 溶液呈无色d 电解一段时间后 将全部电解质转移到烧杯中充分搅拌后溶液呈中性 3 若要在铜片上镀银时 下列叙述中错误的是 将铜片接在电源的正极 将银片接在电源的正极 在铜片上发生的反应是 ag e ag 在银片上发生的反应是 4oh 4e o2 2h2o 可用cuso4溶液作电解质溶液 可用agno3溶液作电解质溶液 a b c d 解析 选c 根据电镀池的构成条件可知 在铜片上镀银 阳极为银片 银片接电源的正极 电极反应为ag e ag 阴极为铜片 铜片接电源的负极 电极反应为ag e ag 电解质溶液为agno3溶液 答案为c 探究导引1什么是惰性电极 什么是活性电极 提示 电极材料必须能导电且为固体 可以是金属 如cu fe等 也可以是非金属 如石墨等 化学性质稳定并能导电的电极称为惰性电极 常用的有石墨电极 铂电极等 要点一阴 阳极产物的判断 化学性质较活泼在电解过程中可发生反应的电极称为活性电极 一般为金属活动性顺序表中ag及排在ag前面的金属 如铜的电解精炼中阳极 粗铜 阴极 纯铜 均属活性电极 探究导引2用惰性电极电解cucl2溶液 cucl2溶液中存在哪些离子 通电后这些离子怎样运动 提示 cucl2电离成cu2 和cl h2o发生微弱的电离 生成h 和oh 通电前这些离子无规则运动 通电后 在电场作用下 cu2 h 向阴极移动 cl oh 向阳极移动 要点归纳 阴 阳极产物的判断1 阳极产物的判断首先看电极 如果是活性电极 金属活动性顺序表中在ag之前 则电极本身失电子被氧化 阴离子不放电 如果是惰性电极 au pt 石墨 则要看溶液中阴离子失电子能力强弱 谁强谁放电 阴离子放电顺序为 s2 i br cl oh 高价态含氧酸根 f 2 阴极产物的判断不用考虑电极本身 直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子的放电顺序与金属活动性顺序相反 顺序为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 1 用石墨作电极 电解cuso4 nano3和nacl的混合溶液 阴极和阳极上首先析出的物质分别是 a cu和cl2b h2和cl2c h2和o2d cu和o2 即时应用 要点二电解的规律 探究导引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方程式 1 盐酸 2 氯化铜溶液 3 硝酸钾溶液 4 氯化钠溶液 5 硫酸铜溶液 要点归纳 即时应用 2 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 a 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液的ph不变b 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗oh 故溶液的ph减小c 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2d 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 1 解析 选d 以稀硫酸 氢氧化钠 硫酸钠为电解液时 电解的实质是水被电解 由于水的消耗 电解液的ph会发生改变 以硫酸为电解液时 溶液的ph减小 以氢氧化钠为电解液时 溶液的ph增大 电解硫酸钠溶液时 阴 阳两极上产生的气体分别是氢气 氧气 所以其物质的量之比为2 1 电解氯化铜溶液 在阴极上析出铜 阳极上析出氯气 根据电子守恒原理 铜离子所得到的电子数目应等于氯离子所失去的电子数目 每一个铜离子得到的2个电子等于2个cl 失去的2个电子 所以析出的铜与氯气的物质的量之比为1 1 右图是电解cucl2溶液的装置 其中c d为石墨电极 则下列有关的判断正确的是 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 思路点拨 解答该题应注意以下两点 1 根据电流方向判断电极 2 根据离子放电顺序写出电极反应式 解析 a中由于电流从电源的正极流出 故a为电源的正极 b为电源的负极 a错 b中电源应用正 负极命名 b错 c中电解过程中 因为cu2 是阳离子 移向阴极d 在阴极上放电析出cu 所以d极质量增加 c正确 d中cl 是阴离子 移向阳极c 在阳极上放出cl2 导致溶液中c cl 降低 d错 答案 c 名师点睛 解答这类题目时 应首先找出溶液中离子种类并将阴 阳离子分成两组写在一起 然后根据电极材料和放电顺序写出阴 阳极的电极反应式 利用电解法可将含有fe zn ag pt等杂质的粗铜提纯 下列叙述正确的是 双选 a 电解时以精铜作阳极b 电解时阴极发生还原反应c 粗铜连接电源负极 其电极反应是cu cu2 2e d 电解后 电解槽底部会形成含少量ag pt等金属的阳极泥 思路点拨 1 电解精炼铜 以粗铜作阳极 2 不如cu活泼的金属在阳极不放电 解析 电解法精炼金属铜时 粗铜作阳极 失去电子逐渐溶解 cu2 得到电子后析出 附着在阴极上 故精铜作阴极 在电解池中 阴极接电源的负极 发生还原反应 阳极接电源的正极 发生氧化反应 a c错误 b正确 越活泼的金属越易失去电子 故比铜活泼的fe zn先失去电子 变成fe2 zn2 进入溶液 然后是铜失去电子 变成cu2 进入溶液 因ag pt等金属不如铜活泼 故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥 d正确 答案 bd 名师点睛 粗铜电解精炼时粗铜作阳极 比铜活泼的金属和铜失去电子 不如铜活泼的成为阳极泥 所以阴极析出的铜比阳极溶解的铜多 电镀池与电解池的综合应用 经典案例 按下图所示的装置进行电解 在通电一段时间后 铁电极的质量增加 1 写出甲烧杯中两极发生的电极反应式 阴极 阳极 2 写出甲烧杯中发生反应的化学方程式 3 c c fe ag4个电极上析出或溶解物质的物质的量之