【课件】电解原理 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

第二节 电解池第1课时电解原理1.了解电解的概念，熟悉电解池的构成条件。2.理解电解原理。3.掌握电解池电极反应式的书写。学习目标化学与生活2H2O 2H2+O2电解1807年，英国化学家戴维铂用电极电解熔融的氢氧化钾发现了钾元素，随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡等元素。1800年，英国的尼科尔逊和卡里斯尔获得电解水的成功。【任务】电解CuCl2溶液【活动】小组实验【实验仪器和药品】直流电源、铅笔芯、导线、U型管【实验现象】CuCl2溶液、KI-淀粉试纸1.与电源正极相连的碳棒有气泡产生，有刺激性气味且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。2.与电源负极相连的碳棒出现红色固体。实验探究 1.通电前，CuCl2溶液中有哪些离子？如何运动？3.阴阳离子在电极表面发生了怎样的变化？写出两极的电极反应式。2.通电后，电路中电子如何流向？阴、阳离子如何运动？思考与讨论通电前阴极阳极通电后电 解 原 理oooooooooooooooooooo 阴极阳极CuCl2ooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-电 解 原 理有刺激性气味且使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体碳棒上有一层红色的物质析出阴极：阳极：阳离子阴极阴离子阳极闭合回路特点：e-溶液中离子定向移动负极阴极阳极正极e-2Cl-2e-=Cl2Cu2+2e-=2CuCuCl2Cu+Cl2电解溶液中氢离子和氢氧根离子定向移动吗？为什么它们没有放电？与电源负极相连与电源正极相连氧化性：Cu2+H+还原性：Cl-OH-电 解 原 理(1)直流电源(2)阴阳极(3)电解质溶液或熔融电解质(4)形成闭合回路阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连使直流电通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起非自发氧化还原反应的过程。电解法是最强有力的氧化还原手段1.电解池2.电解3.构成条件把电能转化成化学能的装置。电 解 原 理4.电解池的工作原理：阳离子阴离子e-离子导体e-氧化反应还原反应电 解 原 理【已知】氧化性：Cu2+H+Na+；还原性：Cl-OH-NaCl=Na+Cl-H2OH+OH-2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H2还原反应氧化反应总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解阴极电极反应式阳极电极反应式2H2O+2e-=H2+2OH-如果利用电解CuCl2溶液的装置电解NaCl溶液，能否得到金属Na？思考与讨论来自弱电解质的离子用分子形式表示 阴极：阳极：两极反应式相加得总方程式Cu2+H+分析溶液中离子的放电顺序（尤其关注阳极电极材料）写出电极反应式电解2CuSO4+2H2O=2CuO2+2H2SO42Cu2+2H2O=2CuO2+4H+电解2Cu2+4e=2Cu 阴极：4OH4e=O2+2H2O阳极：首先分析溶液中存在的离子H2OH+OH电解池原理的分析方法导引用石墨作电极电解CuSO4溶液电源阳极阴极溶液中离子阴离子阳离子电极反应放电顺序电解池原理的分析方法导引阴极：氧化性强的离子先得电子注意：1.金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。2.阴极电极不放电。阳极：还原性强的离子先失电子Pt、Au、石墨即惰性电极Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(H2O)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+浓度大时先于H+(H2O)放电5.离子的放电顺序：电 解 原 理用惰性电极电解硫酸钠溶液H2OH+OH离子放电的顺序阳离子阴离子H+Na+2H2O4e=4H+O24H2O+4e=2H2+4OH总反应：2H2O=O2+2H2电解阳极：阴极：电 解 原 理写出用石墨电极电解下列溶液时阴、阳两极上的电极反应式及总的化学方程式。阳极：4OH-4e-=2H2O+O2或(2H2O4e=4H+O2)阴极：2Cu2+4e-=2Cu电解总反应：2Cu2+2H2O=Cu+O2+4H+阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2(2H2O+2e=H2+2OH)总反应：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-电解(2)CuSO4溶液(1)NaCl溶液电 解 原 理电解质溶液浓度溶液恢复原状CuCl2溶液NaCl溶液阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解减小加HCl阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：Cu2+2e-=2Cu减小加CuCl2CuCl2=Cu+Cl2电解实例电极反应电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等实质是电解电解质电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和水都有一部分被电解，如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等6.电解类型：电 解 原 理电解质溶液浓度溶液恢复原状Na2SO4溶液NaOH溶液实例电极反应阳极:2H2O 4e-=4H+O2阴极:4H2O+4e-=4OH-+2H2变大 加H2O2H2O=2H2+O2电解阳极:4OH-4e-=O2+2H2O变大 加H2O阴极:4H2O+4e-=4OH-+2H22H2O=2H2+O2电解电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的最高价含氧酸盐溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液，电解是实质是电解水电 解 原 理电解质溶液浓度溶液恢复原状CuSO4溶液AgNO3溶液实例电极反应阳极：2H2O 4e-=4H+O2阴极：Cu2+2e-=Cu减小 加CuO阳极：2H2O4e=4H+O22CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4电解4Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+电解阴极：4Ag+4e-=4Ag减小 加Ag2O电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等电 解 原 理(1)水溶液中，K、Na、Mg2、Al3等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活泼金属。(2)电解池的阴极不管是惰性电极(Pt、石墨)还是活性电极，都是电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。(3)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大；若阳极为OH放电，则阳极区c(H)增大；若阴极为H放电，同时阳极为OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。(4)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。电解的规律方法导引FeCu氯化铜溶液氯化铜溶液CCAB1.分析下图，属于电解池的是（）CC氯化铜溶液DCD 乙醇CuFe习题巩固2.用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(方括号内)，不能使溶液与原来溶液一样的是()ACuCl2CuCl2 BNaOHH2OCNaClHClDCuSO4Cu(OH)2D习题巩固3.用石墨作电极电解稀Na2SO4溶液的装置如图，通电后在电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列有关叙述正确的是()A逸出气体的体积：A电极B电极B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体CA电极附近呈红色，B电极附近呈蓝色D电解一段时间后，将全部电解液转移到同一烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性D习题巩固4.电解NO制备NH4NO3的工作原理如图所示，X、Y皆Pt电极，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A。下列说法正确的是()A 习题巩固装置原电池电解池定义形成条件电极名称将电能转变成化学能的装置将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置将化学能转变成电能的装置活泼性不同的两电极电解质溶液形成闭合回路两电极接直流电源电解质溶液形成闭合回路负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或碳棒）阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连电 解 原 理原电池与电解池的比较装置原电池电解池电极反应电子流向负极：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负极正极正极导线导线电源负极电解池阴极电解池阳极电源正极电 解 原 理原电池与电解池的比较电化学过程的系统思想与方法由相互联系、相互作用的若干部分组成并具有一定功能的整体称为系统。作为事物的一种普遍存在形式，系统无处不在。原电池、电解池都可以看作一个系统。基于系统思想的研究方法，注重分析与综合、局部与整体、结构与功能、系统与环境等方面的相互联系和作用。方法导引本节内容结束