高中化学专题1化学反应与能量变化1.2.3电解池的工作原理及应用课件苏教版选修4.ppt

第3课时电解池的工作原理及应用,阅读思考,自主检测,任务一、快速阅读教材第18页以及第19页前2段,思考下列问题:1.原电池能够实现化学能向电能的转化,工业生产中人们要想使不能自发进行的氧化还原反应顺利进行,一般采取什么方法?提示:通过电解可以使不能自发进行的氧化还原反应顺利进行。2.教材图1-19为熔融电解质导电的实验,也是工业上生产金属钠的方法,熔融的氯化钠为什么能导电?提示:氯化钠在熔融的状态下电离出自由移动的Na+和Cl-,在电流的作用下,Na+向和电源负极相连的电极移动,Cl-向和电源正极相连的电极移动,形成闭合回路,从而能导电。,阅读思考,自主检测,3.什么是电解?电解池的定义是什么?在电解池的装置中,阴、阳极分别发生什么反应?提示:在直流电的作用下,在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电解池就是将电能转化为化学能的装置。在电解池装置中阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应。,阅读思考,自主检测,任务二、认真阅读教材第19页活动与探究至第21页的内容,分别完成下列任务:1.用石墨电极电解氯化铜溶液时,溶液中存在Cu2+、H+、Cl-和OH-,在直流电作用下,哪些离子优先放电?为什么?提示:理论上Cu2+、H+都可以在阴极放电而被还原,但由于Cu2+氧化性大于H+,故Cu2+先放电;同理Cl-和OH-都可以在阳极放电而被氧化,但由于Cl-还原性大于OH-,故Cl-先放电。2.电解原理在工业生产中有哪些应用?提示:电解活泼金属的熔融盐冶炼金属,如钠、铝、镁等金属的冶炼;电解饱和食盐水生产烧碱和氯气;电解精炼铜等。,阅读思考,自主检测,3.什么是电镀?电镀时,对阳极、阴极以及电解质溶液有什么要求?提示: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。电镀时通常以待镀的金属制品为阴极,以镀层金属为阳极,用含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。,阅读思考,自主检测,1.(2016江苏徐州测试)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,氯离子浓度不变答案:C2.在铁制品上镀上一层锌层,以下电镀方案中合理的是()A.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含Fe2+B.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含Zn2+C.锌作阴极,铁制品作阳极,溶液中含Fe3+D.锌作阳极,铁制品作阴极,溶液中含Zn2+答案:D,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,1.电解池的阴、阳极与两极材料的金属活动性有关吗?提示:电解池的阴、阳极取决于外接电源的正负极,与电极材料的金属活动性无关。2.电解质溶液导电一定发生了化学变化,这种说法正确吗?提示:电解质溶液的导电过程,就是该溶液的电解过程,一定发生化学变化。3.氯碱工业中离子交换膜在电解槽中的作用是什么?提示:将阴极、阳极区隔开,防止氯气与阴极区的氢气混合发生爆炸,防止氯气与阴极区的NaOH溶液反应,降低NaOH产品纯度。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,4.为什么电解精炼铜的电解槽里会有含金、银等杂质的“阳极泥”?提示:在金属活动性顺序中,位于铜之后的金、银等杂质,因为失电子能力比铜弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解,当阳极上的铜失去电子变成离子溶解之后,它们以金属单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥。阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,1.电解产物的判断及电极反应式的书写(1)电解产物的判断及规律阳极产物的判断首先看电极,如果是活泼电极,则电极材料优先失电子,电极被溶解。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨等),则要看溶液中离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序加以判断(放电顺序即为得、失电子能力顺序)。阳极上阴离子放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-(水)含氧酸根F-。阴极产物判断电极本身不参加反应,电解质溶液中氧化性强的阳离子优先得电子,常见阳离子的放电顺序为:,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,(2)电极反应式的书写首先判断阴、阳极,分析电极材料,判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为活泼金属电极时,电极材料放电。再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应,并判断电极产物,写出电极反应式。电解水溶液时,应注意放电顺序排在H+、OH-之后的离子一般不参与放电反应。(3)电解化学方程式的书写必须在长等号上标明通电。只有电解质被电解,电解化学方程式中只写电解质及电解产物。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,只有水被电解,只写水及电解产物即可。如:电解稀硫酸、电解NaOH溶液、电解Na2SO4溶液时,化学方程式可以写为:2H2O2H2+O2。电解质、水同时被电解,则都要写。如电解饱和食盐水:2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH。,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,2.以惰性电极电解电解质溶液的类型,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,探究问题,知识点拨,重点难点,重要考向,3.有关电化学的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面:根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒,有如下解题方法:(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、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算:根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式,如:4e-4Ag2Cu2Cl22H2O24H+4OH-,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向一有关电解产物判断及电极反应式书写的考查【例题1】(2016浙江宁波期中)用惰性电极电解物质的量之比为13的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有(),A.B.C.D.,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,答案:C规律方法点拨要依据离子的放电顺序和离子的物质的量有序分析混合溶液的电解,理清发生电解的溶质和实际放电的离子。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验1如图某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用硫酸钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写“嫦娥奔月”,会出现红色字迹。下列叙述正确的是()A.铅笔端作阴极,铂片端发生还原反应B.铅笔端有少量钠生成C.硫酸钠溶液不可以用硝酸钾溶液替代D.铂片端发生电极反应:4OH-4e-2H2O+O2,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,答案:D,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向二电解类型及有关计算【例题2】下表中各组溶液电解一段时间后,再加入相关物质,溶液能恢复原状况的是(),重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:对于A,在阳极产生Cl2,在阴极产生H2,应补充H、Cl元素,故应加HCl。A项中加盐酸则多引入了水,A不正确。对于B,只分解了水,补充水是正确的。对于C,阳极放出O2,阴极析出Cu,应补充CuO。CuO+H2SO4CuSO4+H2O,也可补充CuCO3。对于D,因阳极材料是铁,所以电极反应式是:,应补H去Fe,故只加一种物质无法使溶液恢复原状。答案:B规律方法点拨要使溶液复原,需同时考虑微粒成分及浓度以及溶液的体积,因此,基本要求是电解过程中从溶液中“析出”(气体或固体等)物质的元素重新“组合”为新的化合物,加入到反应后的溶液中来实现“复原”。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验2下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是()A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析:电解CuCl2、CuSO4溶液时,阴极生成Cu;电解HCl、NaBr溶液时,阳极生成Cl2、Br2。答案:C,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,考向三电解原理的应用【例题3】(2016南京质检)如图所示,A为直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显红色,请填空。(1)电源A的a为极。(2)滤纸B上发生的总反应方程式为。(3)欲在电镀槽中实现铁上镀铜,接通K,则电极e的电极材料为,f极上发生的反应为。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,解析:由于B上的c点显红色,说明c作阴极,所以a为电源的正极,b为负极。由于C为电镀槽,则e应为铜电极,f极上应发生还原反应:Cu2+2e-Cu。答案:(1)正,规律方法点拨由电镀原理可确定电镀槽的组成。例如,要实现铁上镀铜,则以Cu为阳极,Fe为阴极,含Cu2+的溶液为电镀液。当在镀件上镀一层锌、镍、锡等金属时,在阴极优先放电的是Zn2+、Ni2+、Sn2+等,而不是H+。金属活动性顺序中“氢前铝后”的离子如Zn2+、Sn2+等,虽然它们的放电能力比H+弱,但在电镀条件下可在阴极放电。,重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,成功体验3(2016福州检测)下列关于如图所示的四个装置的说法,正确的是(),重点难点,重要考向,考向一,考向二,考向三,A.装置中阴极处产生的气体能够使湿润淀粉KI试纸变蓝B.装置中待镀铁制品应与电源正极相连C.装置中电子由b极流向a极D.装置中的离子交换膜可以避免生成的Cl2与NaOH溶液反应解析:中阴极产生Cu;中待镀制品作阴极,与负极连接;中a是负极,电子由a流向b;中离子交换膜能阻止气体分子和阴离子通过。答案:D,12345,1.下列说法错误的是()A.电解质的导电过程是化学变化,而金属的导电是物理变化B.电解质溶液导电的过程,就是电解质被电解的过程C.电解质在任何条件下均可以导电D.电解质溶液在导电过程中一定有新物质生成解析:在电解过程中发生氧化还原反应一定有新物质生成,所以是化学变化;而金属导电是靠自由电子的定向移动,无新物质生成,是物理变化,故A、B、D项正确。电解质要导电只有在电离的条件下,存在自由移动的离子时才能导电,所以C项错误。答案:C,12345,2.在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属还原反应的是()A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应解析:原电池中,“负氧正还”,电解池中,“阳氧阴还”。答案:B,12345,3.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是()A.电解过程中,铜电极上有H2产生B.电解初期,主反应方程式为:Cu+H2SO4CuSO4+H2C.电解一定时间后,铜电极质量增加D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大,答案:B,12345,4.写出以惰性电极电解下列各物质的阴、阳极电极反应式及总反应式。(1)CuSO4溶液:阴极;阳极;总反应。(2)Na2SO4溶液:阴极;阳极;总反应。(3)NaCl溶液:阴极;阳极;总反应。,12345,12345,5.导学号22014015(2016全国乙)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()A.通电后中间隔室的向正极迁移,正极区溶液pH增大B.该法在处理