高中化学 431电解原理课件 新人教版选修4.pptVIP

1 了解电解池的工作原理 能写出电极反应和电池反应方程式 体验化学能与电能相互转化的过程 2 认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要作用 1 电解cucl2溶液 1 通电前 cucl2溶液中存在的阳离子有 阴离子有 这些离子来自于 和 2 通电后 阳离子移向 阴离子移向 在阳极放电的离子是 在阴极放电的离子是 分别发生 反应和 反应 生成 和 电极反应方程式为 阳极 阴极 电解cucl2溶液的总离子方程式为 2 电解 1 概念 电解是 的过程 在电解过程中 电能转化成化学能 从实验还可以看出 电解过程是借助于直流电发生的 是一个非自发的氧化还原反应 电解池是 的装置 也就是 的装置叫做电解池或电解槽 2 构成电解池的条件 3 电解池的两极阳极与 相连 在阳极上发生 反应 阴极与 相连 在阴极上发生 反应 4 电解质溶液导电的实质电解质溶液导电的过程 就是 的过程 就是在阴阳两极发生氧化还原反应的过程 电解法是 手段 5 离子的放电 的过程称放电 多种阳离子或多种阴离子分别移向阴极 阳极时 离子优先在阴极放电 得到电子 离子优先在阳极放电 失去电子 答案 1 1 cu2 h cl oh cucl2h2o 2 阴极阳极cl cu2 氧化还原cl2cu2cl 2e cl2 cu2 2e cucu2 2cl cu cl2 2 1 使电流通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应借助于电流引起的氧化还原反应把电能转变为化学能 2 两个电极连接直流电源 两个电极插入电解质溶液中 形成闭合回路 3 电源正极氧化电源负极还原 4 电解质溶液电离最强有力的氧化还原 5 阴阳离子在两极得失电子氧化性强的阳还原性强的阴 1 电离和电解的区别和联系是什么 提示 2 电解质溶液导电时 一定会有化学反应发生吗 提示 一定有 因为电解池就是由电能转变成化学能的装置 溶液导电电极上一定有电极反应 1 电解电解是使电流通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程 2 电解池电解池是将电能转化为化学能的装置 与电源负极相连的电极是电解池的阴极 与电源正极相连的电极是电解池的阳极 3 电解池的构成条件电源 两个电极 阴极和阳极 电解质溶液或熔融状态的电解质 4 电解过程及实质 1 电解质电离产生的阴 阳离子在电流的作用下 定向移动 阳离子在阴极得到电子 发生还原反应 阴离子在阳极失去电子 发生氧化反应 2 电子从电源负极沿导线流入阴极 并从阳极流出 沿导线回到电源正极 所以 电解质溶液的导电过程就是该溶液的电解过程 5 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 金属活动性顺序中ag以前的金属 则电极材料失电子 电极溶解 溶液中的阴离子不能失去电子 如果是惰性电极 pt au 石墨等 则要再看溶液中离子的失电子能力 此时应根据阴离子的放电顺序加以判断 常见阴离子放电顺序 s2 i br cl oh 含氧酸根 so no等 f 2 阴极产物的判断 直接根据阳离子的放电顺序进行判断 常见阳离子的放电顺序 ag hg2 fe3 cu2 h h 浓度较大时 pb2 sn2 fe2 zn2 h h 浓度较小时 al3 mg2 na ca2 k 6 电解池中电极反应式和总反应式的书写 1 阳极 电子流出 失去电子 发生氧化反应 阴极 电子流入 得到电子 发生还原反应 2 以石墨电极电解cucl2溶液为例 阳极 2cl 2e cl2 氧化反应 阴极 cu2 2e cu 还原反应 总反应 cucl2cu cl2 3 以惰性电极电解电解质水溶液 分析电解反应的一般方法步骤如下 分析电解质水溶液的组成 找全离子并分为阴 阳两组 分别对阴 阳离子排出放电顺序 写出两极上的电极反应式 合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式 案例精析 例1 如下图所示的两个装置中 溶液的体积均为200ml 开始时电解质溶液的浓度均为0 1mol l 工作一段时间后 测得导线上通过0 02mol电子 若不考虑盐的水解和溶液的体积变化 则下列叙述正确的是 a 产生气体的体积 b 电极上析出固体物质的质量 c 溶液ph变化 增大 减小d 电极反应式 中阳极 4oh 4e 2h2o o2 中负极 2h 2e h2 解析 为电解cuso4溶液 两极反应分别为 阴极 2cu2 4e 2cu阳极 4oh 4e 2h2o o2 总反应式为 2cuso4 2h2o2cu 2h2so4 o2 为原电池 两极反应为 负极 zn 2e zn2 正极 2h 2e h2 总反应式为 zn h2so4 znso4 h2 当通过0 02mol电子时 中阳极产生0 005molo2 中产生0 01molh2 中阴极析出0 01molcu 中没有固体析出 电解后有h2so4生成 溶液ph变小 消耗h2so4 溶液ph变大 答案 b 点评 要注意原电池与电解池的区别 例2 2003 上海 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 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 会导致溶液中氯离子浓度降低 答案选c 答案 c 点评 关键是根据电流方向 判断a为电源正极 则c为阳极 顺此 藤 结合电解cucl2溶液时的反应特点可得 瓜 如图所示装置中 属于电解池的是 解析 判断某装置是否为电解池 要以构成电解池的三个基本条件为标准 构成电解池的三个条件 有与直流电源相连的两个电极 有电解质溶液或熔融态电解质 能形成闭合回路 故正确答案为c 答案 c 点评 容易把原电池和电解池弄混而无法正确选择 二者之间一个明显的差异是原电池没有电源而电解池需要直流电源 能用电解原理说明的问题是 电解是把电能转变成化学能 电解是化学能转变成电能 电解质溶液导电是化学变化 金属导电是物理变化 不能自发进行的氧化还原反应 通过电解的原理可以实现 任何溶液被电解时 必须导致氧化还原反应的发生a b c d 答案 d 如右图所示 哪个是原电池 哪个是电解池 电极反应分别为a b c d 解析 a b表面上无电源 实际上a是原电池 b是电解池 因为a中zn极活泼性最强 则a为负极 b为正极 c为阳极 d为阴极 a zn 2e zn2 b 2h 2e h2 c ag e ag d ag e ag 实际上b也为电镀池 答案 a b zn 2e zn2 2h 2e h2 ag e ag ag e ag 下图是电解cucl2溶液的装置图 a b是两根石墨棒 1 cucl2溶液中通电前离子如何运动 2 通电后离子如何运动 3 指出a b电极的名称 a是 b是 4 写出a b两极电极反应式及发生的反应a极 发生 反应b极 发生 反应 5 写出总反应方程式 6 如何检验b电极产生的物质 答案 1 在cucl2溶液中通电前溶液中的cu2 cl h oh 做无规则自由运动 2 接通直流电源后 cl 向阳极 b极 移动 cu2 向阴极 a极 移动 溶液中的离子发生定向移动 形成电流 3 a 阴极b 阳极 4 a cu2 2e cu 还原b 2cl 2e cl2 氧化 5 cucl2cu cl2 6 将湿润的碘化钾淀粉试纸放在b极的u形管口试纸变蓝 cl2 2i i2 2cl 某水溶液中含有等物质的量浓度的cu no3 2和mgcl2 对该溶液以惰性电极进行电解 分阶段写出电解反应的化学方程式 解析 该溶液由cu no3 2 mgcl2和h2o三种物质组成 其中含有h cu2 mg2 三种阳离子和no cl oh 三种阴离子 h cu2 mg2 在阴极上放电的先后顺序是cu2 h mg2 no cl oh 在阳极上放电的先后顺序是cl oh no 溶液中的oh 和h 均来自难电离的h2o 电极反应式为 第一阶段阳极 2cl 2e cl2 阳极 cu2 2e cu第二阶段阳极 2h2o 4e o2 4h 阴极 4h2o 4e 2h2 4oh 将电极反应式合并得电解反应的化学方程式 答案 第一阶段的反应 cucl2cu cl2 第二阶段的反应 2h2o2h2 o2 1 以惰性电极电解电解质溶液 分析电解反应的一般方法和步骤 1 分析电解质溶液的组成 找出离子 并分为阴 阳两组 2 分别对阴 阳离子排出放电顺序 写出两极上的电极反应式 3 合并两个电极反应式 得出电解反应的总化学方程式或离子方程式 2 反应类型 1 电解水型 含氧酸 强碱 活泼金属的含氧酸盐 如naoh h2so4 k2so4等 溶液的电解 如 阴极 4h 4e 2h2 阳极 4oh 4e 2h2o o2 总反应 2 自身分解型 无氧酸 除hf外 不活泼金属的无氧酸盐 除氟化物外 如hcl cucl2等 溶液的电解 如 阴极 cu2 2e cu 阳极 2cl 2e cl2 3 放氢生碱型 活泼金属的无氧酸盐 氟化物除外 如nacl mgcl2等 溶液的电解 如 阴极 2h 2e h2 阳极 2cl 2e cl2 4 放氧生酸型 不活泼金属的含氧酸盐 如cuso4 agno3等 溶液的电解 如 阴极 2cu2 4e 2cu 阳极 2h2o 4e o2 4h 3 电解后溶液的变化及恢复原状的措施电解后溶液的变化及恢复原状的措施 案例精析 例3 如下图所示装置中 a b都是惰性电极 通电一段时间后 b极附近溶液呈红色 下列说法中正确的是 a x是正极 y是负极b x是负极 y是正极c cuso4溶液的ph逐渐减小d cuso4溶液的ph不变 解析 根据题意 a b都是惰性电极 通电一段时间后 b极附近溶液呈红色 说明b极上有h2产生 电极反应式为2h 2e h2 即b为阴极 则y为负极 x为正极 选项a正确 b错误 当x为正极时 pt作阳极 电极反应为4oh 4e 2h2o o2 c oh 不断减小 则c h 不断增大 溶液的ph逐渐减小 所以c正确 d错误 故正确答案为ac 答案 ac 例4 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naoh溶液 要消耗oh 故溶液的ph减小c 电解na2so4溶液 在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2d 电解cucl2溶液 在阴极和阳极上析出产物的物质的量之比为1 1 解析 本题考查的是根据电解规律判断电解产物及电解质溶液的变化 另外 判断溶液ph的变化还要看溶液体积的变化 电解稀硫酸 实质是电解水 h2so4的物质的量不变 但溶液体积减小 浓度增大 故溶液ph减小 a项不正确 电解稀naoh溶液 阳极消耗oh 阴极消耗h 实质上是电解水 naoh浓度增大 故溶液的ph增大 b项不正确 电解na2so4溶液时在阳极发生反应 4oh 4e 2h2o o2 在阴极发生反应 2h 2e h2 由于两极通过电量相等 故析出h2与o2的物质的量之比为2 1 c项不正确 电解cucl2溶液时 阴极反应为cu2 2e cu 阳极反应为2cl 2e cl2 两极通过电量相等 cu和cl2的物质的量之比为1 1 d项正确 答案 d 用石墨作电极电解1mol l 1cuso4溶液 当c cu2 为0 5mol l 1时 停止电解 向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状况 a cuso4b cuoc cu oh 2d cuso4 5h2o 解析 本题考查的是电解原理的应用 使电解质溶液恢复原状况的原则是从溶液中出来什么加什么 电解cuso4溶液 阴极 cu2 2e cu 阳极 4oh 4e 2h2o o2 从整个溶液减少的物质来考虑 两电极产物分别为cu和o2 其物质的量之比为2 1 将两者化合即为cuo 所以加入cuo可使溶液恢复原状 答案 b cui是一种不溶于水的白色固体 它可由反应 2cu2 4i 2cui i2而得到 现以石墨为阴极 以cu为阳极电解ki溶液 通电前向电解质溶液中加入少量酚酞和淀粉溶液 电解开始不久阴极区溶液呈红色 而阳极区溶液呈蓝色 对这个现象的正确解释是 阴极 2h 2e h2 使c oh c h 阳极 2cu 4e 4i 2cui i2 i2遇淀粉变蓝 阳极 cu 2e cu2 cu2 显蓝色 阳极 2i 2e i2 碘遇淀粉变蓝a b c d 解析 注意该题中是用cu作阳极 为活性电极 答案 a 某溶液中含有溶质nacl和h2so4 它们的物质的量之比为3 1 用石墨作电极电解溶液时 根据电极产物 可将电解过程明显分为三个阶段 下列叙述不正确的是 a 阴极只析出i2b 阳极先析出cl2 后析出o2c 电解最后阶段为电解水d 溶液ph不断增大 最后为7 解析 本题主要考查的是离子的放电顺序 根据离子放电顺序的不同 结合它们的物质的量之间的关系 可判断出这三个阶段 答案 d 1 电解质导电的实质是什么 对电解质溶液 或熔融态电解质 通电时 电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极 阳离子移向阴极得电子 发生还原反应 阴离子移向阳极失去电子 有的是组成阳极的金属原子