人教版选修4 第4章第3节 电解池 课件（41张）.ppt

1 氢气 氧气 第三节电解池 2 原理分析 我们来一起想一想 1 纯水中有哪些微粒 2 在接通电源时 微粒如何运动 3 h2是怎么产生的 o2又会是如何产生的 h oh h2o h 向负极移动 oh 向正极移动 h h2 oh o2 实质 2h 2e h2 4oh 4e o2 2h2o 发生还原反应 阴极 发生氧化反应 阳极 h2oh oh 3 1 电解 使直流电通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程 叫做电解 3 构成电解池的条件 直流电源 阴极 与电源负极相连 还原反应 阳极 与电源正极相连 氧化反应 阴 阳电极 电解质溶液或熔融电解质 2 电解池 电能转变为化学能的装置 一 电解原理 形成闭合回路 4 下列装置是否属于电解池 若是 写出电极反应 答案 adef 5 实践探究 1 向氯化铜溶液中通入直流电 a 理论先行 思考1 氯化铜溶液中含有哪些微粒 思考2 在通电时这些微粒各向什么区移动 思考3 猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应 产物可能是哪些 阳离子 cu2 h 阴离子 cl oh cu2 h 向阴极区移动 cl oh 向阳极区移动 cl cl2 oh o2 h2oh oh cucl2 cu2 2cl 阴极区 cu2 cuh h2 阳极区 cu2 h2o2h cu oh 2 6 实践探究 1 向氯化铜溶液中通入直流电 b 实践检验 实验 将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接 浸入u型管的cucl2溶液中 再接通12v直流电 观察现象 约3 5min后切断电源 现象 阳极 有气泡产生 o2 cl2 如何检验 阴极 有红色的固体 cu 解释 阳极 阴极 2cl 2e cl2 cu2 2e cu 2cl cu2 cl2 cu 总反应式 通电 7 电极产物反思 为什么不是氧气呢 为什么不产生氢气呢 说明 得失电子的能力不同 失电子能力 cl oh 得电子能力 cu2 h 放电能力 放电次序 8 阴离子失去电子 阳离子得到电子的过程叫放电 影响离子放电的因素 离子得失电子的能力 离子的浓度 4 放电能力 9 阴极 氧化性强的离子先得电子 金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强 越容易得电子 金属 s2 i br cl oh 含氧酸根 f 阳极 还原性强的离子先失电子 电解质在水溶液中放电顺序 掌握 除pt au ag hg2 fe3 cu2 h 酸 pb2 sn2 fe2 zn2 h 水 al3 mg2 na ca2 k 10 二 电解反应的书写 1 分析溶液中存在的所有离子 包括水的电离 并分成阳离子组和阴离子组 2 根据放电规律 阳离子在阴极发生还原反应 而阴离子在阳极发生氧化反应 完成电极反应式 注意得失电子守恒 3 由阴阳两电极反应式 合并得总反应式 弱电解质的须保持分子形式 若h oh 由水电离则总反应中需将其变成h2o所有总反应的条件均为电解 11 例 以石墨碳棒为电极 请写出分别电解下列溶液时 在阴 阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式 1 nacl溶液 2 cuso4溶液 想一想 做一做 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 2cu2 4e 2cu 电解 总反应式 2cu2 2h2o cu o2 4h 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 总反应方程式 2cl 2h2o cl2 h2 2oh 电解 想一想 h 应该在哪一极生成 oh 在哪一极生成 阴极 阳极 12 电解池与原电池有哪些异同 两电极接直流电源 电解质溶液 形成闭合回路 活泼性不同的两电极 电解质溶液 形成闭合回路 形成条件 将电能转变成化学能的装置 将化学能转变成电能的装置 定义 装置实例 电解池 原电池 装置 自发地氧化还原反应 13 电解池与原电池有哪些异同 续 电源负极 电解池阴极电解池阳极 电源正极 电子流向 阳极 氧化反应 溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 负极 氧化反应 金属失电子正极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 电极反应 阳极 与电源正极相连阴极 与电源负极相连 负极 较活泼金属正极 较不活泼金属 或能导电的非金属 电极名称 电解池 原电池 装置 14 阴极 阳极 氯气 铜 阳极 2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e 2cu 减小 增大 cucl2 cucl2溶液 三 电解规律 用惰性电极电解时 15 阳极 阴极 o2 h2 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 4h 4e 2h2 变大 不变 加h2o na2so4溶液 2h2o2h2 o2 16 阳极 阴极 氯气 氢气 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 1 1 增大 加hcl nacl溶液 17 阳极 阴极 氧气 铜 阳极 4oh 4e 2h2o o2 阴极 cu2 2e cu 1 2 减小 加cuo cuso4溶液 18 电解质溶液用惰性电极电解的示例 含氧酸 h2so4 强碱 naoh 活泼金属的含氧酸盐 na2so4 无氧酸 hcl 阳极 4oh 4e o2 2h2o阴极 4h 4e 2h2 减小 增大 不变 h2o 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 增大 hcl 不活泼金属的无氧酸盐 cucl2 阳极 2cl 2e cl2 阴极 cu2 2e cu 增大 cucl2 活泼金属的无氧酸盐 nacl 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 增大 hcl 不活泼金属的含氧酸盐 cuso4 阳极 4oh 4e o2 2h2o阴极 2cu2 4e 2cu 减小 cuoh cuo 19 1 写出下列装置的电极反应式 并判断a b c溶液ph的变化 巩固练习 a不变 b减小 c减小 20 2 如上图所示 通电后a极上析出ag 对该装置的有关叙述正确的是a p是电源的正极b f极上发生的反应为 4oh 4e 2h2o o2 c 电解时 甲 乙 丙三池中 除e f两极外 其余电极均参加了反应d 通电后 甲池的ph减小 而乙 丙两池溶液的ph不变 b 21 3 为下图所示装置中 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值逐渐减小d cuso4溶液的ph值不变 ac 22 二 电解原理的应用 23 电解饱和食盐水反应原理 思考 1 电解池的两极各产生什么现象 若在两极附近均滴加酚酞试液 会有什么现象 2 怎样初步检验两极产物的生成 3 结合教材 分析产生这种现象的原因 在u型管里装入饱和食盐水 用一根碳棒作阳极 一根铁棒作阴极 接通直流电源 实验装置 24 1 电解食盐水 现象 阳极 有气泡产生 使湿润的淀粉 ki溶液变蓝阴极 有气泡产生 滴加酚酞溶液变红 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 总式 2nacl 2h2o 2naoh h2 cl2 条件 通电 实验装置 25 2 避免生成物h2和cl2混合 因为 1 避免cl2接触naoh溶液会反应 使产品不纯 反应方程式 第一个问题 cl2 2naoh nacl naclo h2o 混合遇火或遇强光爆炸 解决方法 使用离子交换膜 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 26 cl2 cl2 cl h2 h oh 淡盐水 naoh溶液 精制饱和nacl溶液 h2o 含少量naoh 离子交换膜 阳极室 阴极室 27 提示 第二个问题 精制食盐水 28 粗盐的成份 泥沙 ca2 mg2 fe3 so42 杂质 会与碱性物质反应产生沉淀 损坏离子交换膜 精制食盐水 杂质的除去过程 粗盐水 含少量ca2 mg2 精制盐水 29 2 铜的电解精炼 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质 如锌 铁 镍 银 金等 这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求 如果用以制电线 就会大大降低电线的导电能力 因此必须利用电解的方法精炼粗铜 粗铜含杂质 znfeniagau等 纯铜 粗铜 阳极 zn zn2 2e fe fe2 2e ni ni2 2e cu cu2 2e znfenicuagau 阴极 cu2 2e cu 阳极泥 问 电解完后 cuso4溶液的浓度有何变化 cuso4溶液 30 银的电解精炼 粗银含杂质 znfenicuau等 纯银 粗银 阳极 zn 2e zn2 fe 2e fe2 ni 2e ni2 cu 2e cu2 ag e ag znfenicuagau 阴极 ag e ag 阳极泥 问 电解完后 agno3溶液的浓度有何变化 agno3溶液 阳极 粗铜cu cu2 2e 阴极纯铜cu2 2e cu电解质溶液 铜盐溶液 电解后溶液浓度降低 31 3 电镀 电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 它是电解原理的又一重要应用 电镀可以使金属更加美观耐用 增强防锈抗腐能力 例如 钢铁是人们最常用的金属 但钢铁有个致命的缺点 就是它们易被腐蚀 防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属 如锌 铜 铬 镍等 电镀 电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 电极 阳极 镀层金属阴极 待镀金属制品 电镀液 含有镀层金属离子的电解质溶液 溶液中cuso4的浓度保持不变 32 4 电冶金 冶炼活泼金属钠 镁 铝等 制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠 通直流电后 阳极 2cl 2e cl2 阴极 2na 2e 2na 总反应 2nacl 熔融 2na cl2 结论 电解法是冶炼金属的一种重要方法 是最强有力的氧化还原的手段 33 阳极 6o2 12e 3o2 阴极 4al3 12e 4al 冶炼铝 原理 助熔剂 冰晶石 na3alf6六氟合铝酸钠 阳极材料 碳 和熔融氧化铝需要定期补充 34 金属性强弱的判断已知 m n2 m2 n pt极电解相同浓度p和m的硫酸盐 阴极先析出m n与e有导线相连放入e的硫酸盐溶液 电极反应 e2 2e e n 2e n2 则四种金属活泼性由强到弱为 答案 p m n e 35 工业上采用fe c为电极电解k2mno4溶液制kmno41 电解时 应以作阴极 电解过程中阴极附近溶液ph将会 2 阳极反应式为 3 总电解反应式为 2k2mno4 2h2o 2kmno4 2koh h2 答案 fe增大mno42 e mno4 36 例三 某硝酸盐晶体化学式为m no3 x nh2o 式量为242 将1 21g该晶体溶于水配成100ml溶液 用惰性电极进行电解 当有0 01mol电子转移时 溶液中金属离子全部析出 此时阴极增重0 32g 求 金属m的相对原子质量及x n值 电解溶液的ph 溶液体积仍为100ml mx xe m0 005mol0 01mol0 32g 所以 x 2 m 64 n 3 产生h 为0 01mol ph 1 37 2 根据金属活动顺序表 cu不能发生如下反应 cu 2h2o cu oh 2 h2 但选择恰当电极材料和电解液进行电解 这个反应就能变为现实 下列四种电极材料和电解液中 能实现该反应最为恰当的是 b 38 3 德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖 但该方法须在高温高压催化剂 否则难以自发进行 2000年希腊化学家斯佳在 科学 杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570 的电解池 如图 氢氮在电极上合成氨 而且转化率高于哈伯法的五倍 达到80 该电解池采用了能传导某种离子 h li f o2 的固体复合氧化物为电解质 简称scy 吸附在scy内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极 写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式 固体复合氧化物 39 40 4 在如下的装置中进行电解 并已知铁极的质量减小11 2克 1 a是电源的极 2 电解过程中 电路中通过mol电子 3 ag极的电极反应是 析出物质是g 4 cu a 的电极反应是