[名校联盟]江苏省邳州市第二中学2013年高中化学选修四课件：第1课时　电解的原理.ppt

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1、第第2节电能转化为化学能节电能转化为化学能电解电解第第1课时电解的原理课时电解的原理学.科.网zxxkw1.理解电解的原理，掌握电解、电解池、电理解电解的原理，掌握电解、电解池、电极反应的概念。极反应的概念。2掌握电解池的构造，能正确判断阴极、掌握电解池的构造，能正确判断阴极、阳极，根据阴、阳离子在电极上的放电顺序阳极，根据阴、阳离子在电极上的放电顺序,能正确写出电极反应式和电解总方程式。能正确写出电极反应式和电解总方程式。3初步掌握有关电解的简单计算。初步掌握有关电解的简单计算。课程标准导航课程标准导航1电解电解让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两

2、个电极上分别发生氧化反应和还原反应在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。的过程。新知初探自学导引新知初探自学导引2电解池电解池(1)定义：将定义：将_转化为转化为_的装置。的装置。(2)组成：组成：_电源，电源，_电极材料，电电极材料，电解质溶液或解质溶液或_电解质。电解质。(3)电极及电极反应电极及电极反应电极的确定电极的确定电能电能化学能化学能直流直流固体固体熔融熔融电极反应电极反应在电极上进行的在电极上进行的_，它可以表示电，它可以表示电极上物质的变化和电子的转移。极上物质的变化和电子的转移。半反应半反应zxxkw1如图所示的装置能够组成电解池的是如图所示的装置能够组成电解池的是

3、()学.科.网学.科.网解析：选解析：选D。电解池的构成：。电解池的构成：直流电源，直流电源，两个电极，两个电极，电解质溶液电解质溶液(或熔融电解质或熔融电解质),形形成闭合回路，由此分析，可知答案为成闭合回路，由此分析，可知答案为D。2下列关于电解池的叙述中，不正确的是下列关于电解池的叙述中，不正确的是()A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B电解池是电能转化为化学能的装置电解池是电能转化为化学能的装置C溶液中的阳离子移向阴极溶液中的阳离子移向阴极D在电解池的阳极发生氧化反应在电解池的阳极发生氧化反应解析：选解析：选A。与电源正极相连的是电解池的。与电源正极相连的是

4、电解池的阳极，与负极相连的是电解池的阴极。阳极，与负极相连的是电解池的阴极。3.如图是电解熔融如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是意图，下列有关判断正确的是()A通过该装置可以将化学能转变为电能通过该装置可以将化学能转变为电能B石墨电极为正极石墨电极为正极CNa在铁极上得到电子被还原为钠原子在铁极上得到电子被还原为钠原子D装置中两个电极可以互换装置中两个电极可以互换解析：选解析：选C。若两个电极互换，阳极则是铁。若两个电极互换，阳极则是铁失电子生成失电子生成Fe2，那么在阴极得到的金属钠，那么在阴极得到的金属钠中就会有杂质铁，所以两个电极不能互换

5、。中就会有杂质铁，所以两个电极不能互换。探究导引探究导引1如何确定电解池的阴、阳极？如何确定电解池的阴、阳极？提示：提示：(1)通过与直流电源的连接：通过与直流电源的连接：阳极阳极连接电源正极；阴极连接电源正极；阴极连接电源连接电源负极。负极。要点突破讲练互动要点突破讲练互动电极产物的判断与电极反电极产物的判断与电极反应式的书写应式的书写(2)通过发生的反应：通过发生的反应：阳极阳极发生氧化反应；阴极发生氧化反应；阴极发生还原发生还原反应。反应。(3)通过电子流向及反应中电子得失：通过电子流向及反应中电子得失：阳极阳极电子流出，反应中失电子；电子流出，反应中失电子；阴极阴极电子流入，反应中得电

6、子。电子流入，反应中得电子。探究导引探究导引2电极反应式表达了什么意义？电极反应式表达了什么意义？提示：提示：电极反应式可表示电极上发生的物质电极反应式可表示电极上发生的物质变化情况和电子转移情况。变化情况和电子转移情况。要点归纳要点归纳1电极的分类电极的分类在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原在电解时，根据电极本身是否参与氧化还原反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两反应，可把电极分为惰性电极和活性电极两类：类：(1)惰性电极惰性电极(C、Pt、Au)：不管做阳极还是：不管做阳极还是做阴极，都只起导电作用，不参与反应；做阴极，都只起导电作用，不参与反应；(2)活性电极活性电极(除除C、Pt

7、、Au外的其它金属外的其它金属)：当做阳极时，除起导电作用外，还失去电子当做阳极时，除起导电作用外，还失去电子变成金属阳离子进入溶液中，放电能力比阴变成金属阳离子进入溶液中，放电能力比阴离子强；做阴极时，只起导电作用，本身不离子强；做阴极时，只起导电作用，本身不参与电极反应。参与电极反应。2阴、阳两极阴、阳两极(惰性电极惰性电极)的放电顺序的放电顺序(1)阳极：溶液中的阴离子失电子，被氧化，阳极：溶液中的阴离子失电子，被氧化，放电顺序为：放电顺序为：S2IBrClOH含氧含氧酸根离子。酸根离子。(2)阴极：溶液中的阳离子得电子，被还原，阴极：溶液中的阳离子得电子，被还原，放电顺序为：放电顺序为

8、：3电极方程式的书写电极方程式的书写(以惰性电极电解食盐水以惰性电极电解食盐水为例为例)(1)阳极：列出在阳极放电的阴离子及其氧化产阳极：列出在阳极放电的阴离子及其氧化产物，中间用物，中间用“=”连接，在连接，在“=”左边用左边用“”标出阴离子失电子的数目，如：标出阴离子失电子的数目，如：2Cl2e=Cl2。(2)阴极：列出在阴极放电的阳离子及其还原产阴极：列出在阴极放电的阳离子及其还原产物，中间物，中间“=”连接，在连接，在“=”左边用左边用“”标出阳离子得到电子的数目，如：标出阳离子得到电子的数目，如：2H2e=H2(H来自水来自水)。(3)总电极方程式：总电极方程式：通过最小公倍数法使两

9、个电极反应式的电通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数目相等。子数目相等。把两个电极反应式相加，消去相同项，并把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件注明条件“通电通电”。若是水电离出的若是水电离出的H或或OH得或失电子，得或失电子，在总反应式中应是在总反应式中应是H2O参与反应。参与反应。即：即：2Cl2H2O Cl2H22OH即时应用即时应用1.如图是电解如图是电解CuCl2溶液的装置，其中溶液的装置，其中c、d为为石墨电极，则下列有关判断正确的是石墨电极，则下列有关判断正确的是()Aa为负极，为负极，b为正极为正极Ba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

10、量增加电极质量增加D电解过程中电解过程中Cl浓度不变浓度不变解析：选解析：选C。本题考查对电解池的组成的。本题考查对电解池的组成的理解。电子从电源负极流向阴极，又从阳理解。电子从电源负极流向阴极，又从阳极流回电源正极，电流方向与之相反，因极流回电源正极，电流方向与之相反，因此此a为电源正极，为电源正极，b为负极，则为负极，则c为阳极，为阳极，d为阴极为阴极,Cu2在阴极得电子生成在阴极得电子生成Cu，d电极电极质量增加；质量增加；Cl在阳极失电子生成在阳极失电子生成Cl2，Cl浓度减小，答案选浓度减小，答案选C。探究导引探究导引3用惰性电极电解电解质溶液后用惰性电极电解电解质溶液后,溶液的溶液

11、的pH值的浓度如何变化？值的浓度如何变化？提示：提示：电解时若阴极为电解时若阴极为H放电，则阴极区放电，则阴极区c(OH)增大；若阳极为增大；若阳极为OH放电，则阳极放电，则阳极区区c(H)增大；若阴、阳两极同时有增大；若阴、阳两极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。增大。用惰性电极电解电解质溶用惰性电极电解电解质溶液的规律液的规律探究导引探究导引4如何使电解后溶液恢复原状？如何使电解后溶液恢复原状？提示：提示：欲使电解后的溶液恢复原状，可遵循欲使电解后的溶液恢复原状，可遵循“出什么加什么出什么加什么”。要点归纳要点归纳1电解水型：包括高价含

12、氧酸电解水型：包括高价含氧酸(H2SO4、HNO3)、强碱、强碱NaOH、Ba(OH)2、活泼金属、活泼金属的 高 价 含 氧 酸 盐的 高 价 含 氧 酸 盐 N a2S O4、 K2C O3、Al2(SO4)3。电极反应式：阴极：电极反应式：阴极：4H4e=2H2；阳极：阳极：4OH4e=2H2OO2总反应式：总反应式：2H2O通电通电,2H2O22分解电解质型：包括无氧酸分解电解质型：包括无氧酸(除除HF)、不、不活泼金属的无氧酸盐溶液，以活泼金属的无氧酸盐溶液，以CuCl2溶液为溶液为例。例。电极反应式：阴极：电极反应式：阴极：Cu22e=Cu；阳极：阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：

13、总反应式：CuCl2通电通电,CuCl23放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(除氟除氟化物化物)(如如NaCl、MgBr2)溶液的电解以溶液的电解以NaCl溶溶液为例：液为例：电极反应式：阴极：电极反应式：阴极：2H2e=H2；阳极：阳极：2Cl2e=Cl2总反应式：总反应式：2Cl2H2O通电通电,Cl2H22OH阴极由于阴极由于H放电，破坏了水的电离平衡，放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中水的电离程度增大，电极附近溶液中OH浓浓度增大，溶液度增大，溶液pH增大，整个电解质溶液碱性增大，整个电解质溶液碱性增强，增强，pH增大。增大。4放氧生酸

14、型：放氧生酸型：(如如CuSO4、AgNO3)溶液的溶液的电解电解以以CuSO4溶液为例溶液为例电极反应式：阴极：电极反应式：阴极：2Cu24e=2Cu；阳极：阳极：4OH4e=O22H2O总反应式：总反应式：2Cu22H2O 2CuO24H阳极由于阳极由于OH放电，破坏了水的电离平衡，放电，破坏了水的电离平衡，水的电离程度增大，电极附近溶液中水的电离程度增大，电极附近溶液中H浓浓度增大，溶液度增大，溶液pH减小，整个电解质溶液酸性减小，整个电解质溶液酸性增强，增强，pH减小。减小。即时应用即时应用2(2012南平高二检测南平高二检测)右图为直流电源电右图为直流电源电解稀解稀Na2SO4水溶液

15、的装置。通电后在石墨电水溶液的装置。通电后在石墨电极极a和和b附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列实附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列实验现象中正确的是验现象中正确的是()A逸出气体的体积，逸出气体的体积，a电极的小于电极的小于b电极的电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体激性气味气体Ca电极附近呈红色，电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色电极附近呈红色解析：选解析：选D。本题考查电解知识。电解。本题考查电解知识。电解Na2SO4溶液其实质是电解水，溶液其实质是电解水，a与电源负极与电源负极相

16、连为电解池的阴极，相连为电解池的阴极，H2O电离产生的电离产生的H在在该极获得电子产生该极获得电子产生H2，同时生成，同时生成OH：2H2O2e=H22OH，产生的，产生的OH与石蕊作用呈蓝色。与石蕊作用呈蓝色。题型探究权威预测题型探究权威预测 (2012深圳高二质检深圳高二质检)如图所示，甲是如图所示，甲是刚浸过刚浸过Na2SO4溶液的滤纸，溶液的滤纸，A、B两铜片通两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴上一滴上一滴KMnO4溶液，溶液，电解池阴、阳极的判断电解池阴、阳极的判断通电一段时间后发现通电一段时间后发现A、B间紫红色的圆点向间紫红色的圆

17、点向A极移动了一段距离，则与极移动了一段距离，则与A相连的是电源相连的是电源的的_极，可发现滤纸极，可发现滤纸_极极边缘附近有边缘附近有_色出现。色出现。【答案答案】正正A蓝蓝【规律方法规律方法】电解池中阴、阳极的判断：电解池中阴、阳极的判断：(1)根据电源正、负极判断：与电源正极相连的根据电源正、负极判断：与电源正极相连的是阳极；与电源负极相连的是阴极。是阳极；与电源负极相连的是阴极。(2)根据反应判断：发生氧化反应的是阳极；发根据反应判断：发生氧化反应的是阳极；发生还原反应的是阴极。生还原反应的是阴极。(3)根据电流方向判断：电流流入的极是阳极；根据电流方向判断：电流流入的极是阳极；电流流

18、出的极是阴极。电流流出的极是阴极。(4)根据电子流向判断：电子流出的极是阳极；根据电子流向判断：电子流出的极是阳极；电子流入的极是阴极。电子流入的极是阴极。(5)根据离子流向判断：阴离子不断移向的是阳根据离子流向判断：阴离子不断移向的是阳极；阳离子不断移向的是阴极。极；阳离子不断移向的是阴极。(6)根据质量变化判断：对于有电极参与反应的根据质量变化判断：对于有电极参与反应的电解池来说，质量减小的极是阳极，质量增加电解池来说，质量减小的极是阳极，质量增加的极是阴极。的极是阴极。(7)根据根据pH变化判断：对于有水参与的电解变化判断：对于有水参与的电解反应，反应，pH降低的极区是阳极区，降低的极区

19、是阳极区，pH升高的升高的极区是阴极区。极区是阴极区。(8)根据放电离子判断：阳离子在阴极放电；根据放电离子判断：阳离子在阴极放电；阴离子在阳极放电。阴离子在阳极放电。电解规律电解规律(2)若阴极析出金属、阳极放出若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质时，电解质的化学式可能是的化学式可能是_；(3)两极分别放出气体，且体积比为两极分别放出气体，且体积比为11，电，电解质的化学式可能是解质的化学式可能是_。【答案答案】(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2(2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3(3)HCl、BaCl2【规律方法规律方法】解答电解题目的一般思路解答电解题目的一般思路首

20、先要看清阳极材料，若为活性电极，则电首先要看清阳极材料，若为活性电极，则电极本身失电子被氧化；若为惰性电极，则溶极本身失电子被氧化；若为惰性电极，则溶液中的阴离子失电子被氧化；其次要熟记各液中的阴离子失电子被氧化；其次要熟记各种阴、阳离子在溶液中的放电顺序；正确写种阴、阳离子在溶液中的放电顺序；正确写出相应的电极反应式及总反应方程式。出相应的电极反应式及总反应方程式。课堂达标即时巩固课堂达标即时巩固热点示例思维拓展热点示例思维拓展经典案例经典案例请从下图中选用必要的装置进行请从下图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的H2的体积的体积(大于

21、大于25 mL)，并检验，并检验Cl2的氧化性。的氧化性。(1)A极发生的电极反应式是极发生的电极反应式是_，B极发生的电极反应式是极发生的电极反应式是_。(2)电源、电流表与电源、电流表与A、B两极的正确连接两极的正确连接顺序为：顺序为：M()()()()L。(3)设计上述气体实验装置时，各接口的正确设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序是：连接顺序是：()接接()、()接接A、B接接()、()、接、接()。【解析解析】本题将电解知识与定量实验本题将电解知识与定量实验(测定测定H2的体积的体积)和性质实验和性质实验(检验检验Cl2的氧化性的氧化性)结结合在一起，具有一定的综合性。合在一起，具有一定的综合性。(1)根据电解池电极的不同，可知根据电解池电极的不同，可知A极极(Fe)为为负极，电子流入，产生负极，电子流入，产生H2；阳极产生；阳极产生Cl2。电极反应式分别是电极反应式分别是2H2e=H2，2Cl2e=Cl2。(2)可以将电源与电流计交换顺序连接到装置可以将电源与电流计交换顺序连接到装置中，为中，为MKJBAL。(3)A前反接前反接(收集产生的收集产生的H2)、B后顺接后顺接(检验检验生成的生成的Cl2并吸收尾气并吸收尾气)。其连接顺序为：。其连接顺序为：HFGDEC。【答案答案】(1)2H2e=H22Cl2e=Cl2(2)KJBA(3)HFGDEC