高中化学 1.2.2 电解池的工作原理及应用课件 苏教版选修4.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 1 2 3 4 1 电解的定义在直流电的作用下 在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解 在日常生活中 人们常常需要通过电解使许多不能自发进行的反应顺利进行 电解过程中电能转化为化学能 人们把将电能转化为化学能的装置称为电解池 5 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 2 构成电解池的条件 1 两个相同或不同的电极 2 外接直流电源 3 电解质溶液或熔融的电解质 4 以上三部分形成闭合回路 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 3 电解原理电子从外接电源的负极流出 经导线到达电解池的阴极 电解质溶液中的阳离子移向阴极 氧化性强的离子在阴极获得电子而被还原 发生还原反应 与此同时 电解质溶液中的阴离子移向阳极 其中还原性强的离子在阳极上失去电子 也可能是阳极材料很活泼而本身失去电子 而被氧化 发生氧化反应 这样电子又从电解池的阳极流出 沿导线流回外接直流电源的正极 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 4 电极的判断及电极反应 1 阳极 与电源正极相连 溶液中阴离子移向此极 失去电子 发生氧化反应 2 阴极 与电源负极相连 溶液中阳离子移向此极 得到电子 发生还原反应 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 预习交流1如何确定电解池的阴 阳极 提示 电解池的两极由电解池中的电极与电源正 负极的连接情况直接判断 与电源正极相连的电极为电解池的阳极 与电源负极相连的电极为电解池的阴极 如果装置中未标有电源的正 负极 可由两极的反应来决定 发生氧化反应的为阳极 发生还原反应的为阴极 即 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 5 电解的应用 1 铜的电解精炼 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 2 电解饱和食盐水制备烧碱 氯气和氢气按图装置 在u形管里倒入饱和食盐水 插入一根石墨棒作阳极 一根铁棒作阴极 同时在两边各滴入几滴酚酞溶液 并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体 接通直流电源后 观察到u形管内发生的现象为 阳极上产生的黄绿色气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 阴极上有气泡产生并伴随阴极区溶液显红色 阳极产物为氯气 阴极产物为氢气和氢氧化钠 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 3 电镀 电镀是应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 电镀的主要目的是增强金属的抗腐蚀能力 耐磨性或改善金属制品的外观 电镀的一般规律 在电镀槽中 阴极材料为镀件 阳极材料为镀层金属 电镀液为含镀层金属离子的溶液 用如图所示装置实现电镀 请写出两电极反应式 阴极 ag e ag 阳极 ag e ag 电镀时溶液中c ag 不变 填 变大 变小 或 不变 目标导航 预习导引 1 2 3 4 5 预习交流2电解饱和食盐水 在阴极放电的离子为什么是氢离子而不是钠离子 如果电解饱和食盐水的阳极材料换作铜 阳极放电的还是氯离子吗 提示 电解反应为氧化还原反应 阳极上发生氧化反应 还原性强的离子先放电 阴极上发生还原反应 氧化性强的离子先放电 根据金属活动性顺序表 推知氢离子的氧化性强于钠离子 所以在阴极上氢离子先放电 在阴极得到氢气 除金 铂外 任何金属的还原性都强于溶液中的阴离子 所以若阳极换作铜 阳极放电的物质应该是铜 预习交流3电解法冶炼钠 镁 铝等活泼金属应注意什么问题 提示 电解在无水环境中进行 即电解熔融的氯化钠 氯化镁 氧化铝 问题导学 即时检测 一 二 一 电解原理及其应用活动与探究1 如何判断电解过程中的电极产物 答案 判断电解过程中电极产物的依据是 电极材料的性质和离子的放电顺序 离子的放电顺序取决于离子本身的性质及其浓度 阳极 若为惰性电极 则阴离子放电 失电子 发生氧化反应 放电顺序为 s2 i br cl oh 含氧酸根离子 f 问题导学 即时检测 一 二 若为活性电极 则电极本身失去电子而放电 电极溶解 因为活性电极的还原性强于溶液中的阴离子 阴极 无论是惰性电极 还是活性电极 阴极总是受到保护 不会参与电极反应 始终为阳离子放电 得电子 发生还原反应 放电顺序为 与金属活动性顺序反向 ag hg2 fe3 cu2 h 酸 pb2 sn2 fe2 zn2 h h2o al3 mg2 na ca2 k 因此 判断电解过程中的电极产物的步骤 分析电解质溶液的组成 找全离子 包括水电离出的h 及oh 并分为阴 阳两组 分析离子的放电顺序 确定电极反应 写出电极反应式 问题导学 即时检测 一 二 2 放电能力弱于h 或oh 的物质在水溶液中放电吗 答案 可以 若亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时 亚铁离子可以放电 3 电解水时为了增强水的导电性常常加入氢氧化钠或稀硫酸 为什么 可以加食盐吗 答案 在水中加入氢氧化钠或稀硫酸后可增强溶液的导电性 若加入食盐 由于氯离子的放电顺序在氢氧根离子前面 在阳极失去电子而产生氯气 4 如何书写电解池中的电极反应式和总反应式 答案 若试题给出电源的正负极 电极材料 电解质溶液 则应先确定电解池的阴阳极 放电的物质 然后按阳极是放电能力强的阴离子放电 若为活性电极 则为阳极材料放电 阴极是放电能力强的阳离子放电的规律确定电解反应中的主反应物和主产物 再依据电解质的性质 进行电荷守恒的配平 最后进行质量守恒的配平 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用例1用石墨电极电解cucl2溶液 见下图 下列分析正确的是 a a端是直流电源的负极b 通电使cucl2发生电离c 阳极上发生的反应 cu2 2e cud 通电一段时间后 在阴极附近观察到黄绿色气体点拨 由阴 阳离子的移动方向 可以确定电解池的阴 阳极及电源的正 负极 解析 由阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 可知a端为电源负极 b端为电源正极 a选项正确 阳极上发生失电子的反应生成cl2 阴极上发生得电子的反应生成cu c d选项错误 电解质的电离与是否通电无关 b选项错误 答案 a 温馨提示 电离是在水溶液或熔融状态下电解质发生的解离过程 属于物理过程 而电解是在直流电作用下 电解质发生的氧化还原反应过程 属于化学过程 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练1下图所示的电解池 和 中 a b c和d均为pt电极 电解过程中 电极b和d上没有气体逸出 但质量均增大 且增重b d 符合上述实验结果的盐溶液是 问题导学 即时检测 一 二 解析 b d均为阴极 发生得电子的反应 由 没有气体逸出 但质量均增大 可知均发生金属阳离子得电子的反应 其对应的金属在金属活动性顺序中排在h的后面 再结合转移等量的电子时y溶液中的阳离子转化为金属的质量更大 可知d项符合题意 答案 d 问题导学 即时检测 一 二 1 阴离子失去电子和阳离子得到电子的过程叫放电 放电顺序取决于离子本身的性质 也与离子浓度及电极材料有关 2 电解时所使用的电极分为两类 一类为惰性电极 只起导体的作用 如铂 石墨等 并不参与反应 另一类为活性电极 除铂 金以外的金属 活性电极若作阴极 只起导体的作用 若为阳极 发生氧化反应的往往是电极本身 当电解质溶液为阳极金属的盐溶液时 电解池即成为电镀池或电解精炼池 3 电极上物质的变化情况以及电子的转移情况用电极反应式来表示 当电解质溶液中存在多种阳离子或者多种阴离子时 电解质溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的 称之为放电顺序 问题导学 即时检测 一 二 二 电解的有关计算活动与探究1 电解过程中有哪些量是守恒的 答案 电子守恒 电荷守恒 质量守恒 2 如何进行电解的有关计算 答案 首先写出电极反应式或电解反应式 然后利用守恒原则设法建立已知与未知的关系 最后列方程进行计算 问题导学 即时检测 一 二 迁移与应用例2按如图甲装置进行实验 若乙中横坐标x表示流入电极的电子的物质的量 下列叙述不正确的是 a e表示生成铜的物质的量 mol b e表示反应消耗水的物质的量 mol c f表示反应生成氧气的物质的量 mol d f表示电解后溶液的ph点拨 从坐标图像中选取电子的物质的量 然后利用电极反应式进行各选项的验证 问题导学 即时检测 一 二 迁移训练2在t 时 取一定量食盐的饱和溶液用惰性电极进行电解 当阳极析出2 24l气体 标准状况 时 食盐完全电解 所得溶液的质量为36 9g 并测得其密度为1 20g cm 3 试计算 1 电解后溶液中溶质的物质的量浓度 2 t 时食盐的溶解度是多少 问题导学 即时检测 一 二 问题导学 即时检测 一 二 原电池反应 电解池中的电解反应均属氧化还原反应 故均遵循氧化还原反应的基本规律 电子守恒 在串联的原电池和电解池中转移的电子数是相等的 正负极 阴阳极转移的电子数相等 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 1 如图是电解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 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 氯离子浓度不变解析 电流从电源的正极流出 故a为电源的正极 b为负极 与电源正极相连的c为阳极 与电源负极相连的d为阴极 在电解过程中 因为cu2 是阳离子 移向阴极d 在阴极放电析出cu 所以d电极质量增加 cl 是阴离子 移向阳极c 在阳极放电析出cl2 导致溶液中氯离子浓度降低 答案 c 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 2 右图装置中发生反应的离子方程式为 zn 2h zn2 h2 下列说法错误的是 a a b不可能是同种材料的电极b 该装置可能是电解池 电解质溶液为稀盐酸c 该装置可能是原电池 电解质溶液为稀盐酸d 该装置可看作是铜锌原电池 电解质溶液是稀硫酸解析 该装置可能是原电池 电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸 也可能是电解池 a b两极材料可以都是zn a项错误 答案 a 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 3 用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物 方括号内的物质 能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 a agno3 agno3 b naoh h2o c kcl kcl d cuso4 cuso4 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 5 2015四川理综 4 用右图所示装置除去含cn cl 废水中的cn 时 控制溶液ph为9 10 阳极产生的clo 将cn 氧化为两种无污染的气体 下列说法不正确的是 解析 若铁作阳极 则铁失电子生成fe2 则cn 无法除去 故铁只能作阴极 a项正确 cl 要生成clo cl的化合价升高 故在阳极发生氧化反应 又已知该溶液为碱性条件 故b项正确 阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应 碱性条件下 h2o提供阳离子h 故c项正确 由于溶液是碱性条件 故除去cn 发生的反应为2cn 5clo h2on2 2co2 5cl 2oh d项错误 答案 d 问题导学 即时检测 1 2 3 4 5 6 6 有下列四种装置 盛有200ml0 005mol l 1硫酸铜溶液 盛有200ml0 01mol l 1硫酸溶液 盛有200ml氯化锌溶液 盛有