高中化学 专题1 第二单元 第二课时 电解池的工作原理及应用课件 苏教版选修4.ppt

专题1化学反应与能量变化 第二课时电解池的工作原理及应用 课前预习 巧设计 名师课堂 一点通 设计1 设计2 考点一 考点二 第二单元化学能与电能的转化 创新演练 大冲关 课堂10分钟练习 课堂5分钟归纳 课下30分钟演练 设计3 考点三 1 将化学能转化为电能的装置叫池 将电能转化为化学能的装置叫池 2 在电解池中 与电源负极连接的电极是极 与电源正极连接的电极是极 原电 电解 阴 阳 3 用石墨棒作电极电解cucl2溶液时 在直流电的作用下 溶液中的cu2 在极得到电子 被为单质铜 反应表示为 cl 在极失去电子 被氧化为氯原子 并结合成cl2 反应表示为 电解总反应可表示为 4 电解饱和食盐水得到 和氢气 阴 还原 阳 烧碱 氯气 cu2 2e cu 2cl 2e cl2 一 电解的原理1 熔融氯化钠的电解 1 实验现象 通电后 在阳极周围有产生 在阴极上生成 2 实验分析 熔融氯化钠中存在的微粒 通电后离子的运动 气泡 银白色金属 na cl 阳离子 填离子符号 移向极阴离子 填离子符号 移向极 电极上发生的变化 阴极 阳极 na 阴 cl 阳 2na 2e 2na 2cl 2e cl2 3 实验结论 熔融的氯化钠在作用下发生了 分解生成了 2 基本概念 1 电解 在直流电的作用下 在两个电极上分别发生反应和反应的过程 化学变化 钠和氯气 电流 氧化 还原 2 电解池 定义 将转化为的装置 组成 电源 固体电极材料 电解质溶液或电解质 构成闭合回路 3 电极及电极反应类型 阳极 与电源相连的电极 发生反应 阴极 与电源相连的电极 发生反应 电能 化学能 直流 熔融 正极 氧化 负极 还原 3 电解cucl2溶液 有红色物质析出 有黄绿色气体生成 cu2 2e cu 还原 2cl 2e cl2 氧化 二 电解原理的应用1 电解饱和食盐水 1 电极材料为 电解质溶液为nacl饱和溶液 2 饱和食盐水中可能存在的离子有 在电场中它们的移动方向是向阴极移动 向阳极移动 石墨 na cl oh h na h 3 电极反应式和电解反应的化学方程式 4 电解过程中 由于阴极区浓度变小 水的电离向生成离子的方向进行 使阴极区溶液中富集 因此 如果设法用隔膜阻止oh 移向阳极 则氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集 由阴极溶液可以得到 电解食盐水还可以得到另外两种重要的化工产品 和 h oh naoh cl2 h2 2 电镀 1 应用电解原理 在金属或非金属表面上镀上一薄层的过程称为电镀 电镀的主要目的是增强能力 改善其性能 2 金属电镀时 通常以为阴极 用含有阳离子的溶液作电解质溶液 作阳极 其他金属或合金 抗腐蚀 待镀金属 镀层金属 镀层金属 3 电解精炼铜利用粗铜 含zn fe等 作阳极 作阴极 以 加入一定量的硫酸 为电解质溶液 阳极 粗铜 zn 2e zn2 fe 2e fe2 cu 2e cu2 阴极 纯铜 cu2 2e cu 纯铜 硫酸铜溶液 1 电解与电离的区别与联系是什么 分析 电解必须建立在电离的基础上 电解质电离后能在外加直流电源的作用下发生电解 电解是一个氧化还原反应的过程 电离属于物理变化 2 在某镀件上镀铜时 电镀液中cuso4的浓度如何变化 电解精炼铜时 电解液中cuso4的浓度如何变化 分析 在镀件上镀铜时 阳极 cu 2e cu2 阴极 cu2 2e cu 所以电镀液c cuso4 不变 而电解精炼铜时 阴极 cu2 2e cu 阳极 cu 2e cu2 主要 zn 2e zn2 fe 2e fe2 杂质失电子 因此阳极溶解的铜比阴极析出的铜少 故c cuso4 减小 3 下列装置中属于电解池的是 分析 a b中只有两个电极 但没与电源相连 不是电解池 d中既没与电源相连 也没形成闭合回路 故只有c符合构成电解池的条件 答案 c 4 下列说法正确的是 a 铜锌组成的原电池中铜是负极b 用电解法精炼铜时粗铜作阴极c 在镀件上电镀铜时用纯铜作阳极 镀件作阴极d 电解稀硫酸制取h2 o2时 铜作阳极 分析 在镀件上镀铜时 需要将溶液中的cu2 还原成金属铜而沉积在镀件上 一般铜作为阳极 电解硫酸时 金属铜如果作为阳极 它将以cu2 离子的形式被溶解而进入电解液 当在电解液内有h 和cu2 两种离子共存时 后者将在阴极上放电 阴极的生成物是金属铜 答案 c 2 若阴极析出金属 阳极放出o2 电解质的化学式可能是 3 两极分别放出等物质的量的气体 则电解反应式可能是 1 两极分别放出h2和o2 即h 和oh 放电 实质是电解h2o 水中的溶质起导电作用而又不改变h 和oh 放电的顺序 它可以是hno3 h2so4 ba no3 2 ba oh 2中的任意一种 但不能是baso4 2 阴极析出金属 即ag 或cu2 放电 阳极放出o2 即oh 放电 水中的溶质可以是agno3 cu no3 2 cuso4中的任意一种 但不能是ag2so4 3 两极生成了等物质的量的气体 则放电的离子应是cl 和h 水中的溶质可以是hcl bacl2中的任意一种 2 电解时电极产物的判断 1 阳极产物的判断 首先看电极 如果是活性电极 除pt au 石墨之外的金属电极 则电极材料失电子 溶液中的阴离子不能失电子 如果是惰性电极 pt au 石墨 则看溶液中的离子的失电子能力 此时根据阴离子放电顺序加以判断 放电顺序即为失电子能力顺序 阳极上的放电顺序 s2 i br cl oh 含氧酸根离子 f 2 阴极产物的判断 无需看电极材料 因为电极本身不参与反应 溶液中的阳离子放电 按得电子顺序 ag hg2 fe3 cu2 h 酸 pb2 sn2 fe2 zn2 h h2o al3 mg2 na ca2 k 例1 2012 福建六校联考 右图是电解cucl2溶液的装置 其中c d为石墨电极 则下列有关判断正确的是 a a为负极 b为正极b d为阳极 c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 解析 本题考查电解原理 外电路电子流向和电流方向恰好相反 据电流方向判断a为正极 b为负极 c为阳极 d为阴极 电解cucl2溶液的电极反应式为 阳极 c电极 2cl 2e cl2 阴极 d电极 cu2 2e cu 故c正确 答案 c 1 一般中学阶段遇到的在水溶液中电解时阴极产物判断的情况 根据放电顺序 ag fe3 cu2 h 即可解决问题 2 当溶液中fe2 zn2 浓度很大时 fe2 zn2 先放电 其次是h 放电 3 al3 mg2 na ca2 k 只有在熔融状态下放电 在水溶液里不放电 1 用惰性电极电解电解质溶液的基本类型 2 电极反应式和电解反应 总反应 式的书写 1 根据给出的两个电极反应式 写总反应式 已知两个电极反应式 写总反应式时 要使两个电极反应式得失电子数相等 将两式相加 消去相同的化学式即可 2 给出总反应式 写出电极反应式 书写电极反应式的步骤一般分为四步 列物质 标得失 选离子 配电荷 配个数 巧用水 两式加 验总式 3 根据信息给予的知识 写电极反应式和总反应式 例2 2011 全国大纲卷 用石墨做电极电解cuso4溶液 通电一段时间后 欲使用电解液恢复到起始状态 应向溶液中加入适量的 a cuso4b h2oc cuod cuso4 5h2o 答案 c 1 若阴极为h 放电 则阴极区c oh 增大 若阳极区oh 放电 则阳极区c h 增大 若阴 阳极同时有h oh 放电 相当于电解水 电解质溶液浓度增大 饱和溶液例外 2 电解质溶液恢复原状的方法 少什么 加什么 少多少 加多少 1 电解的有关计算常涉及的问题 1 两极产物的定量计算 2 溶液ph的计算 ph lgc h 暂时不作要求 3 相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定 4 根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量 2 常用的三种方法 1 根据电子守恒法计算 用于串联电路 阴阳两极产物 正负两极产物 相同电荷量等类型的计算 其依据是电路上转移的电子数相等 2 根据总反应式计算 先写出电极反应式 再写出总反应式 最后根据总反应式列比例式计算 3 根据关系式计算 根据得失电子守恒关系找到已知量与未知量之间的桥梁 得出计算所需的关系式 例3 2011 厦门期末 按下图装置实验 a b两烧杯分别盛放200g10 naoh和足量cuso4溶液 通电一段时间后 c极上有cu析出 又测得a杯中溶液的质量减少4 5g 不考虑水的蒸发 a b c为石墨电极 d为铜电极 1 标准状况下 b极产生气体的体积为 l 2 c极上析出固体的质量为 g 2 根据电子守恒得关系式 o2 2cu1mol2mol0 125moln cu n cu 0 25molm cu 0 25mol 64g mol 1 16g 答案 1 2 8 2 16 有关电解计算的步骤 1 根据与电源的连接情况或实验现象 判断电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称 2 写出电极反应式 3 根据电极