人教版高二化学选修四第四章电化学基础第三节 电解池(2课时) (共52张PPT)

1、 电化学基础电化学基础1.1.理解电解原理，初步掌握一般电解反应反应物、理解电解原理，初步掌握一般电解反应反应物、产物的判断方法，能写出电极反应式和电解化学方产物的判断方法，能写出电极反应式和电解化学方程式。程式。2.2.理解电解质溶液、电极对电解的影响。理解电解质溶液、电极对电解的影响。掌握点解原理，形成电解池工作原理的思维模型。掌握点解原理，形成电解池工作原理的思维模型。魔术开始了第第1课时课时 电解原理电解原理1.利用下列仪器和用品，设计出尽量多的原电池：利用下列仪器和用品，设计出尽量多的原电池：两根石墨棒、一根铜棒、一根铁棒、两根石墨棒、一根铜棒、一根铁棒、CuCl2溶液，烧溶液，烧杯

2、和导线任取（画出你设计的原电池）。杯和导线任取（画出你设计的原电池）。CuCFeCuCl2溶液溶液C2.2.怎样才能将非自发进行的氧化还原反应引发呢？怎样才能将非自发进行的氧化还原反应引发呢？FeCuCl2溶液溶液Cue-CuCuCl2溶液溶液Ce-FeCuCl2溶液溶液Ce-CCuCl2溶液溶液C？课本实验课本实验4-2：电解：电解CuCl2溶液溶液1.先观察两根石墨棒底部，再插入CuCl2溶液中,接通电源。2.用镊子将碘化钾淀粉试纸湿润后，伸入与正极相连的U型管内部（不可接触溶液），约1-2分钟。 3.观察与正极相连的电极、与负极相连的电极上分别有什么现象？4.断开电源，将两根石墨棒从溶液

3、中取出，将蘸有氢氧化钠溶液的棉花团堵在和正极相连的U型管口，观察电极底部有什么变化？ 操作步骤：阳极阳极阴极阴极 现象现象判断产物判断产物反应方程式反应方程式氯气氯气铜铜产生使湿润的碘化钾产生使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体淀粉试纸变蓝的气体有红色物质出现有红色物质出现实验现象及结论实验现象及结论CuCl2 = Cu + Cl2通电通电CCuCl2溶液溶液+-C1.通电前，通电前，CuCl2溶液中存在哪些离子？它们在溶液中如溶液中存在哪些离子？它们在溶液中如何运动？通电后，离子在溶液中的运动如何变化？何运动？通电后，离子在溶液中的运动如何变化？2.标出电路中电子流向？分析流入阴极的电子到哪里去

4、标出电路中电子流向？分析流入阴极的电子到哪里去了了?流出阳极的电子从哪里来？流出阳极的电子从哪里来？3.写出两极的电极反应式，判断反应类型。写出两极的电极反应式，判断反应类型。CCuCl2溶液溶液+-C3.写出两极的电极反应方程式，判断反应类型。写出两极的电极反应方程式，判断反应类型。CCuCl2溶液溶液+-C阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：2Cl- - 2e- = Cl2Cu2+ + 2e- = Cu氧化反应氧化反应还原反应还原反应 借助于电流引起氧化还原反应的装置，也借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转化为化学能的装置，又叫做电解槽。就是把电能转化为化学能的装置，又叫做

5、电解槽。 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起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，叫做电解。氧化还原反应的过程，叫做电解。电解原理电解原理1.1.电解：电解：2.2.电解池：电解池：3.3.电极：电极：阳极：阳极：阴极：阴极：与电源的与电源的正极正极相连，发生相连，发生氧化氧化反应反应与电源的与电源的负极负极相连，发生相连，发生还原还原反应反应实质是电解质溶液导电的过程实质是电解质溶液导电的过程4.4.电解池的构成条件：电解池的构成条件：直流电源；直流电源；阴、阳电极；阴、阳电极；电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。形成闭合回路。电解原理电解原

6、理1.1.电解：电解：2.2.电解池：电解池：3.3.电极：电极：（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电）（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电） 为何当一个电极附近存在多种可能的放电离子时，只为何当一个电极附近存在多种可能的放电离子时，只有一种离子放电？离子的放电能力与什么因素有关？有一种离子放电？离子的放电能力与什么因素有关？电解原理电解原理Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+( (酸溶液酸溶液) )Pb2+Sn2+Fe2+Zn2 +H+( (水溶液）水溶液）Al3+Mg2+ Na+Ca2+ K+ 阴极：阴极： 氧化性强的离子先得电子氧化性强的离子先得电子活性电极活性电极 S

7、2-I-Br-Cl-OH- NO3-SO42-F- 阳极：阳极： 阳极金属或还原性强的离子先失电子阳极金属或还原性强的离子先失电子(2)离子的放电顺序：离子的放电顺序：5.水溶液中离子的放电规律水溶液中离子的放电规律(1)影响离子放电的因素影响离子放电的因素离子得失电子的能力离子得失电子的能力离子的浓度离子的浓度1.请设计一个电解请设计一个电解NaCl溶液的简易装置图，标出阴、阳溶液的简易装置图，标出阴、阳极，电子及阴、阳离子的移动方向，并写出电极反应。极，电子及阴、阳离子的移动方向，并写出电极反应。CNaCl溶液溶液阳极阳极阴极阴极CCl-OH-Na+H+e-e-2H+ + 2e- = H2

8、 (还原反应还原反应)2Cl- _ 2e- = Cl2 (氧化反应氧化反应) 阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：2.2.根据上述练习，思考如何判断电解池的阴极，有根据上述练习，思考如何判断电解池的阴极，有哪些依据？哪些依据？反应类型：反应类型：还原反应还原反应电源连接：电源连接：与原电池的负极相连与原电池的负极相连微粒流向：微粒流向：电子流入，电流流出，阳离子流向电子流入，电流流出，阳离子流向3.3.分总结析电极反应的一般思路。分总结析电极反应的一般思路。明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原，结合离子得失电根据阳极氧化、阴极还原，结合离子得失电子能力强弱，分

9、析得出优先放电离子及产物子能力强弱，分析得出优先放电离子及产物通电后阴、阳离子的移动方向通电后阴、阳离子的移动方向 回顾开始操作，实物再展示，分析所用装置是回顾开始操作，实物再展示，分析所用装置是个什么装置，说出它的组成部分，根据现象推测纸个什么装置，说出它的组成部分，根据现象推测纸巾上所加物质。巾上所加物质。2Cl-+2H2O Cl2+H2+2OH-电解电解纸巾上蘸有酚酞溶液，两只铅笔分别连纸巾上蘸有酚酞溶液，两只铅笔分别连接电源的正、负极，用阴极铅笔即可写接电源的正、负极，用阴极铅笔即可写出红字。出红字。应用电解原理：应用电解原理：CNaCl溶液溶液阳极阳极阴极阴极CCl-OH-Na+H+

10、e-e-1.1.判断正误：判断正误：电解池中发生的反应是自发进行的（电解池中发生的反应是自发进行的（ ）在电解池的阴极发生氧化反应（在电解池的阴极发生氧化反应（ ）与电源正极相连的是电解池的阴极（与电源正极相连的是电解池的阴极（ ） 电子从电源负极沿导线流入电解池的阴极（电子从电源负极沿导线流入电解池的阴极（ ）电解质溶液中的阳离子流向阴极，且所有阳离子电解质溶液中的阳离子流向阴极，且所有阳离子均得电子（均得电子（ ）?2.能用电解原理说明的问题是（能用电解原理说明的问题是（ ）电解是把电能转变成化学能的过程电解是把电能转变成化学能的过程电解是把化学能转变成电能的过程电解是把化学能转变成电能的

11、过程电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化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，通过电解可以实现不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现任何溶液被电解时，必将导致氧化还原反应的发生任何溶液被电解时，必将导致氧化还原反应的发生 A B C DD3如图所示是电解氯化铜溶液的装置，其中如图所示是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为为石墨电极，下列有关判断正确的是（石墨电极，下列有关判断正确的是（ ）A a为负极，为负极，b为正极为正极B a为阳极，为阳极，b为阴极为阴极C 电解过程中，电解过程中，d电极质量增加电极质量增加D 电解过程中，氯离子的浓度不变电解

12、过程中，氯离子的浓度不变C原电池与电解池比较原电池与电解池比较原电池原电池电解池电解池一个概念一个概念将化学能转变为电能的装置将化学能转变为电能的装置 将电能转变为化学能的装置将电能转变为化学能的装置两个电极两个电极负负极极较活泼金属较活泼金属失电子失电子发生发生氧化反应氧化反应阳阳极极与电源正极相连与电源正极相连失电子失电子发生发生氧化反应氧化反应正正极极不活泼金属或非金属导体不活泼金属或非金属导体得电子得电子发生还原反应发生还原反应阴阴极极与电源负极相连与电源负极相连得电子得电子发生发生还原反应还原反应三个三个流向流向电子电子负极负极外电路外电路正极正极阳极阳极外电路外电路阴极阴极电流电流

13、正极正极外电路外电路负极负极阴极阴极外电路外电路阳极阳极离子离子阳离子阳离子正极，阴离子正极，阴离子负极负极阳离子阳离子阴极，阴离子阴极，阴离子阳极阳极四个条件四个条件活动性不同的两个电极活动性不同的两个电极电解质溶液电解质溶液闭合电路闭合电路自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应两个电极两个电极电解质溶液电解质溶液 闭合电路闭合电路外加直流电源外加直流电源相同点相同点氧化还原反应氧化还原反应自发进行自发进行非自发进行非自发进行完成随堂检测完成随堂检测1.1.了解电解反应的一般规律；了解电解反应的一般规律；2.2.了解氯碱工业、电镀、冶金的原理；了解氯碱工业、电镀、冶金的原理；3.3.掌

14、握电解原理及其应用。掌握电解原理及其应用。了解电解反应的一般规律，判断电极产物及电极了解电解反应的一般规律，判断电极产物及电极反应式和电解总反应方程式的书写。反应式和电解总反应方程式的书写。1.1.电解池的构成条件电解池的构成条件直流电源；直流电源；阴、阳电极；阴、阳电极；电解质溶液或熔融电解质；电解质溶液或熔融电解质；形成闭合回路。形成闭合回路。2.水溶液中离子的放电顺序：水溶液中离子的放电顺序：活性电极活性电极 S2IBrClOH NO3SO42F Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸溶液）酸溶液）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水溶液）水溶液）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阴

15、极：阴极：阳极：阳极：氧化性强的离子先得电子氧化性强的离子先得电子阳极金属或还原性强的离子先失电子阳极金属或还原性强的离子先失电子3.分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据根据、分析得出优先放电离子及产物分析得出优先放电离子及产物阴、阳两极附近有哪些离子阴、阳两极附近有哪些离子 以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总反以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总反应的化学方程式。应的化学方程式。(1)CuCl2溶液：溶液：阳极：阳极：阴极：阴极：总反应式：总反应式：CuCl2 Cu + Cl2电解电解2Cl- 2e- = Cl

16、2Cu2+ + 2e- = Cu Cu2+ + 2Cl- Cu + Cl2电解电解 以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总的以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总的化学方程式。化学方程式。(2)NaCl溶液：溶液：阳极：阳极：阴极：阴极：2NaCl+2H2O H2+ Cl2电解电解2Cl- 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2+ 2NaOH(OH-)2Cl-+2H2O H2+ Cl2+ 2OH-电解电解总反应式：总反应式： 以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总的以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总的化学方程式。化学方程式。(3)CuSO4溶液：溶液

17、：阳极：阳极：阴极：阴极：2CuSO4+2H2O 2Cu + O2电解电解4OH- 4e- = 2H2O + O2+ 2H2SO42Cu2+ + 4e- = 2Cu (H+)2Cu2+ +2H2O 2Cu + O2 + 4H+电解电解总反应式：总反应式： 以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总的以石墨为电极电解下列溶液，请写出电极反应式及总的化学方程式。化学方程式。(4)Na2SO4溶液：溶液：阳极：阳极：阴极：阴极：总反应式：总反应式：2H2O 2H2 + O2电解电解4OH- 4e- = 2H2O + O24H+ + 4e- = 2H2电解质溶液电解质溶液电解反应总方程式电解反应总

18、方程式CuCl2溶液溶液NaCl溶液溶液CuSO4溶液溶液Na2SO4溶液溶液2H2O 2H2 + O2电解电解2CuSO4+2H2O 2Cu+ O2+2H2SO4电解电解2NaCl+2H2O H2+ Cl2+ 2NaOH电解电解CuCl2 Cu + Cl2电解电解通过以上对电解过程的分析，你发现了什么规律？通过以上对电解过程的分析，你发现了什么规律？分解电解质分解电解质放放H2生碱生碱放放O2生酸生酸电解水电解水二、电解规律二、电解规律类型类型电极反应特点电极反应特点实例实例(溶液溶液)电解电解对象对象电解质电解质浓度浓度电解质溶电解质溶液复原液复原电电解电解电解质型解质型放放H2生生碱型碱

19、型放放O2生生酸型酸型电解水电解水型型电解质电离出的阴、阳电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电离子分别在两极放电CuCl2HCl电解质电解质减小减小CuCl2HCl阴极阴极: : 2H+ + 2e- = H2 阳极阳极: :电解质阴离子放电电解质阴离子放电NaCl电解质电解质和水和水生成新生成新电解质电解质HCl阴极阴极: :电解质阳离子放电电解质阳离子放电阳极阳极: :4OH- -4e-=2H2O+O2CuSO4电解质电解质和水和水生成新生成新电解质电解质CuOCuCO3阴极阴极: 4H+ + 4e- = 2H2 阳极阳极:4OH- -4e-=2H2O+O2NaOHH2SO4Na2SO4水

20、水增大增大水水无氧酸无氧酸( (氢氟酸除外氢氟酸除外) )溶液、溶液、不活泼金属的无氧酸盐溶液不活泼金属的无氧酸盐溶液活泼金属的无氧酸盐溶液活泼金属的无氧酸盐溶液不活泼金属的含氧酸盐溶液不活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸溶液、强碱溶液、含氧酸溶液、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液活泼金属的含氧酸盐溶液三、电解原理的应用三、电解原理的应用1.氯碱工业氯碱工业习惯上把电解饱和食盐水的工业叫做氯碱工业。习惯上把电解饱和食盐水的工业叫做氯碱工业。在在NaCl溶液中溶液中,NaCl电离出电离出，H2O电离电离出出。电后，在电场的作用下，。电后，在电场的作用下，向阴向阴极移动，极移动，向阳极移动。向阳极移动。

21、在阳极，由于在阳极，由于容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成。阳极反应：阳极反应：；在阴极，由于在阴极，由于容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成。使使H2O电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极浓度增大，浓度增大，pH。阴极反应：。阴极反应：。2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+结论：结论：氯碱工业发生的电极反应式及总反应方程式：氯碱工业发生的电极反应式及总反应方程式：阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：总反应式：总反应式：2Cl- - 2e- = Cl2

22、2H+ + 2e- = H22NaCl+2H2O H2+ Cl2+ 2NaOH电解电解2Cl-+2H2O H2+ Cl2+ 2OH-电解电解1.1.电解前向溶液中滴加酚酞溶液，通电后现象是什么？电解前向溶液中滴加酚酞溶液，通电后现象是什么？阴极附近的溶液由无色变为红色。阴极附近的溶液由无色变为红色。阳极：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，产阳极：把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，产生气体可以使湿润生气体可以使湿润碘化钾碘化钾淀粉试纸变蓝色。淀粉试纸变蓝色。2.2.两极极板上都有气体产生，如何检验两种气体？两极极板上都有气体产生，如何检验两种气体？阴极：收集纯净气体，点燃，并在上方罩一个干冷

23、阴极：收集纯净气体，点燃，并在上方罩一个干冷的烧杯，产生淡蓝色火焰，且烧杯壁上有水珠出现。的烧杯，产生淡蓝色火焰，且烧杯壁上有水珠出现。（1）避免）避免Cl2与与NaOH溶液接触发生反应，使产溶液接触发生反应，使产品不纯，反应方程式：品不纯，反应方程式：Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O；（2）避免生成物）避免生成物H2和和Cl2混合，因两者混合遇火混合，因两者混合遇火或遇强容易发生光爆炸。或遇强容易发生光爆炸。解决方法：使用离子交换膜解决方法：使用离子交换膜3.3.在氯碱工业中需要注意哪些问题？在氯碱工业中需要注意哪些问题？ 已知粗铜中含有已知粗铜中含有Zn、Fe、

24、Ni、Ag、Au等杂质，试等杂质，试讨论如何通过电解的方法将粗铜提纯？阴、阳极上分讨论如何通过电解的方法将粗铜提纯？阴、阳极上分别发生什么反应？别发生什么反应？2.铜的电解精炼铜的电解精炼+纯铜纯铜粗铜粗铜粗铜为阳极，纯铜为阴极，粗铜为阳极，纯铜为阴极， 阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：CuSO4溶液为电解液进行电解。溶液为电解液进行电解。Zn 2e-Zn2+ Fe2e-Fe2+ Ni 2e-Ni2+ Cu2e-Cu2+ Cu2+ +2e-CuCuSO4溶液溶液 试讨论如何通过电解的方法在金属铁上镀铜？阴、试讨论如何通过电解的方法在金属铁上镀铜？阴、阳极上分别发生什么反应？阳极上分别发

25、生什么反应？电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。或合金的过程。3.电镀电镀镀件作阴极，镀层金属作阳极镀件作阴极，镀层金属作阳极含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液。含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液。+镀件镀件镀层镀层金属金属CuSO4溶液溶液阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：Cu - 2e- = Cu2+Cu2+ + 2e- = Cu以金属铁上镀铜为例：以金属铁上镀铜为例：铜为阳极，铁为阴极，硫酸铜溶液作电解液铜为阳极，铁为阴极，硫酸铜溶液作电解液在粗铜精炼过程中，电解液的浓度逐渐减小；在粗铜精炼过程中，电解液的浓度逐渐减小；在电镀的过程中，电解液的成分及酸碱性保持不变。在电镀的过程中，电解液的成分及酸碱性保持不变。 试分析在粗铜精炼和在金属铁上镀铜的过程中，试分析在粗铜精炼和在金属铁上镀铜的过程中，电解液的成分变化是否相同？电解液的成分变化是否相同？ 电解饱和电解饱和NaCl溶液能否得到金属钠？如何能通过溶液能否得到金属钠？如何能通过电解的方法得到金属钠？电解的方法得到金属钠？4.电冶金电冶金电解饱和电解饱和Na