第三节-电解池(第一课时)资料.ppt

1、准备好双色笔、积累本、导学案!2、带上我们的激情，全力投入学习，相信你会收获不一样的精彩！,同学们，请做好准备！,1807年英国化学家戴维打破常规，将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹发生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。随后他又用电解法相继发现了钠、钙、锶等元素，戴维也成为发现化学元素最多的人。通过电解法发现了活泼金属，你能从中得到什么启示？,电解2H2O=2H2O2,这其中的奥妙是什么呢？电解时物质的变化时如何发生的呢？电能如何才能转变成化学能的呢？下面我们就一起来探索其中的奥妙。,探讨：,第四章电化学基础,第三节：电解池(第1课时）,临清市第三高级中学,1能说出电解池的工作原理。2能熟练书写电极反应式和电池反应方程式。,电极反应式和电池反应方程式的书写,【学习重、难点】,【学习目标】,原电池,氧化反应,失e-,沿导线传递，有电流产生,还原反应,阴离子,阳离子,负极,正极,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：猜想在通电时在两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-,Cl-Cl2OH-O2,H2OH+OH-,CuCl2Cu2+2Cl-,电极区1：,Cu2+CuH+H2,电极区2：,一、电解原理,现象：,阴极：碳棒上覆盖了一层红色物质。,阳极：生成有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。,说明：阴极有Cu生成，阳极有Cl2生成。,阴极,阳极,CuCl2溶液,【实验4-2】电解CuCl2溶液,电解氯化铜溶液的微观反应过程,思考：为什么CuCl2溶液在通电时会生成Cu和Cl2的呢？,结论：电解质溶液在导电的同时发生了氧化还原反应。,(1)通电前水中的离子及运动状况?,无规则的自由运动.,(2)通电后这些离子的运动状况有何改变?,定向运动.,(3)当离子定向移动到电极表面上时,发生了什么变化?,阴极：,Cu2+2e-=Cu,阳极：,2Cl-2e-=Cl2,发生还原反应,发生氧化反应,阴极,阳极,H+Cu2+,OH-Cl-,氧化性：Cu2+H+还原性：Cl-OH-,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：,是电能转变为化学能的装置！,直流电源；,与电源负极相连的电极为阴极,与电源正极相连的电极为阳极,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、电解池,形成闭合回路,4、电解本质：,阳极（和原电池正极相连）：发生氧化反应阴极（和原电池负极相连）：发生还原反应,一个概念：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,思考：离子在阴、阳两极放电有顺序吗?,1、放电规律：,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S2IBrClOH(水)含氧酸根F,阳极：还原性强的离子先失电子,Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸）Pb2+Fe2+Zn2+H+(水)Na+Ca2+K+,电解规律,掌握,电解规律2：,电极材料的分类：（1）惰性电极CPtAu（2）活性电极除PtAu之外的其他金属材料,如果活性电极做阳极，则优先于电解质溶液中的阴离子而放电！,结一结：,电极反应：,阳氧化、阴还原,离子流向：,异性相吸,电子流向：,电子从负极流向阴极，经溶液离子导电，再从阳极流回正极,思考?,用石墨电极电解硫酸钠溶液会有怎样的结果：,离子放电的顺序,H+Na+,OHSO42,4OH4e2H2O+O2,4H+4e2H2,阳极：,阴极：,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）,写电极反应【方法小结】,5、电解方程式的书写：,例：,写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式,方法,阴极：,阳极：,最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式:,阴极：,阳极：,OHSO42,Cu2+H+,H2OH+OH,CuSO4Cu2+SO42,首先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，比较出阴阳极的放电离子：,然后写电极反应式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）：,电解化学方程式:,电解离子方程式:,4OH-4e-=O2+2H2O,2Cu2+4e-=2Cu,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:,小组讨论后进行展示,阳极：4OH-4e-2H2O+O2(4H2O4H+4OH-)阴极：2Cu2+4e-2Cu,电解,总反应式：2Cu2+2H2OCu+O2+4H+,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2(2H2O2H+2OH-),总反应方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-,电解,1、溶液中哪些微粒？2、阳极区有哪些离子？阴极区又有哪些离子？3、哪个离子先放电？,想一想，H+应该在哪一极生成？,OH-在哪一极？,本节课收获：,达标练习,1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,练一练,2、下列说法错误的是（）A由电能转化为化学能的装置叫电解池B在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极C在电解池中通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极D电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应,C,练一练,C,阳极阴极,+-,再见,电解：使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。,-把电能转变为化学能的装置。,构成电解池的条件：两电极分别与直流电源相连，插入电解质溶液，形成闭合回路,阳极：,惰性电极：碳棒、Pt、Au,活泼电极：除Pt、Au外的金属做电极,1、装置：电解池（电解槽）,按电极材料分类,阴极：,受保护，不损耗。,优先放电，要损耗。,电解的实质,电源负极,电源正极,电解池阴极,电解池阳极,电解液中的阳离子得电子,电解液中的阴离子（金属）失电子,2、电流的形成,3、能量变化：电能化学能,5、电解方程式的书写：,例：,写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式,方法,阴极：,阳极：,最后使得失电子数相等，两极反应相加得总方程式:,阴极：,阳极：,OHSO42,Cu2+H+,H2OH+OH,CuSO4Cu2+SO42,首先分析、比较出阴阳极的放电离子：,然后写电极反应式：,电解化学方程式:,电解离子方程式:,4OH-4e-=O2+2H2O,2Cu2+4e-=2Cu,1、写出用惰性电极电解下列物质的电极反应式,HClCuCl2H2SO4NaOHNa2SO4NaCl,阳极反应,总反应,阴极反应,pH值的变化,如何恢复为原电解液,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,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,CuO,电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-,与区：电解本身型如CuCl2、HCl与区：放氢生碱型如NaCl与区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3与区：电解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,讨论1：如下图所示的两个装置中，溶液的体积均为100mL，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,讨论2：根据右图回答下列问题：,（1）烧杯的名称为_池，烧杯的名称为_池；（2）烧杯中Cu是_极，烧杯中Cu是_极；（3）写出烧杯中发生的总化学方程式：_；（4）试描述两装置中所产生的现象：_；（5）当锌片溶解6.5g时，烧杯铜片上产生标况下气体体积_L.,讨论3：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+O2C.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,讨论4：判断下列各容器内的电极反应.,讨论5：用惰性电极电解pH6的CuSO4溶液500mL，当电极上有16mg铜析出时，溶液(设电解前后溶液体积变化可忽略，阴极上无H2析出)的pH约为()A1B3C6D9,讨论6：用石墨电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（）A.1mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.4mol/L,电化学解题技巧：一抓五确定,一抓：得失电子守恒,五确定：,1、确定是原电池还是电解池2、确定电极名称3、确定电子流动方向4、确定各电极产物5、确定电极反应式和总反应式,小结,1、用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是（）A、27mgB、54mgC、108mgD、216mg,2、某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)xnH2O，相对分子质量为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）。,阳极：2Cl2eCl2（氧化反应）阴极：2H+2eH2（还原反应）,（一）电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气,现象：阳极：有气泡产生，使湿润淀粉KI溶液变蓝阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,二、电解原理的应用,1、电解饱和食盐水：,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,2、离子交换膜法制烧碱：,（1）离子交换膜电解槽的组成：,由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成；,装置,（2）阳离子交换膜的作用：,将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl、OH）和气体通过。可防止H2、Cl2混合爆炸，也可防止Cl2与NaOH反应。,3、原料的精制,1、粗盐的成分:,2、除杂的过程:,粗盐水,含少量Ca2+、Mg2+,精制盐水,BaCl2必须在Na2CO3之前,必须先过滤再加盐酸,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.,电解饱和食盐水,以氯碱工业为基础的化工生产,电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属的过程。,电解质溶液：含镀层金属离子,电镀的条件：,阳极：镀层金属,阴极：待镀金属（即镀件）,试设计一个电解池在铁皮上镀锌：,（二）电镀铜,阳极：粗铜阴极：精铜电解液：CuSO4,阳极：,不及铜活泼的贵重金属（银、金等）沉入槽底形成阳极泥。,阴极：Cu2+2e-=Cu（Cu2+氧化性最强且浓度最大）,比铜活泼的金属：,Zn2e-=Zn2+Fe2e-=Fe2+Ni2e-=Ni2+,Cu2e-=Cu2+,电解质溶液浓度：基本不变,电解精炼的方法：,纯净金属做阴极，粗糙金属做阳极，共同插入含此金属阳离子的电解质溶液中电解。,（三）电解精炼铜,电解精炼铜,（四）电冶金,1、制