江苏省南通市高中化学《电解池(第一课时)》课件 新人教选修4.ppt
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1、第三节第三节 电解池电解池选修选修4-第四章第四章-电化学基础电化学基础(第第一课时一课时)2021/8/8 星期日1碳棒碳棒碳棒碳棒CuCl2溶液溶液2021/8/8 星期日2实验实验:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接,浸入接,浸入CuCl2溶液中溶液中,再接通,再接通12V直流电直流电,观察观察现象。约现象。约12min后切断电源。后切断电源。CuCl2溶液溶液碳棒碳棒碳棒碳棒+-2021/8/8 星期日3 实验现象和结论实验现象和结论 现象:现象:阳极阳极阳极阳极-阴极阴极阴极阴极-1.1.通电后发生了氧化通电后发生了氧化-还原反应还原反
2、应 ;2.2.外加外加电流的作用是这种化学变化的根本原因。电流的作用是这种化学变化的根本原因。Cl2 2Cu 与与电源正极相连的碳棒有气泡产生,且有刺激电源正极相连的碳棒有气泡产生,且有刺激电源正极相连的碳棒有气泡产生,且有刺激电源正极相连的碳棒有气泡产生,且有刺激 性气性气性气性气味,能使湿润的味,能使湿润的味,能使湿润的味,能使湿润的KIKI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝 与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出 结论:结论:实验实验 电解氯化铜溶液(视频实验)
3、电解氯化铜溶液(视频实验).asf2021/8/8 星期日4 实验现象实验现象:阴极:阴极:电流表的指针:电流表的指针:阳极:阳极:石墨棒上逐渐覆盖了一层石墨棒上逐渐覆盖了一层 。石墨棒上有石墨棒上有放出,并可闻到放出,并可闻到,同时看到,同时看到 试试纸变为纸变为色色。发生偏转发生偏转 红色固体红色固体 气泡气泡刺激性的气味刺激性的气味蓝蓝湿润的碘化钾淀粉湿润的碘化钾淀粉P79 实验实验4-22021/8/8 星期日52021/8/8 星期日6 原理原理分析分析:阴极:阴极:阳极:阳极:电解电解CuClCuCl2 2溶液的化学反应方程式:溶液的化学反应方程式:通电前,通电前,CuCu2 2和
4、和ClCl在水里在水里地移动着;地移动着;电离电离自由自由 通电后,这些自由移动着的离子,在电场作用下,通电后,这些自由移动着的离子,在电场作用下,改作改作移动。溶液中带正电的移动。溶液中带正电的向向移动,带负移动,带负电的电的向向移动。在阴极,铜离子获得电子而还移动。在阴极,铜离子获得电子而还原成铜原子覆盖在阴极上;在阳极,氯离子失去电子而原成铜原子覆盖在阴极上;在阳极,氯离子失去电子而被氧化成氯原子,并两两结合成氯分子,从阳极放出。被氧化成氯原子,并两两结合成氯分子,从阳极放出。2Cl2Cl 2e2e ClCl2 2 Cu Cu2 2 2e2e CuCuCuClCuCl2 2=Cu=CuC
5、lCl2 2定向定向Cu2阴极阴极氯离子氯离子阳极阳极通直流电通直流电或电解或电解CuClCuCl2 2是强电解质且易溶于水,在水溶液中是强电解质且易溶于水,在水溶液中生生成成CuCu2 2和和ClCl。CuClCuCl2 2 Cu Cu2 2 2Cl2Cl电离电离阴离子失去电子阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫阳离子得到电子的过程叫放电放电。2021/8/8 星期日7一、电解原理一、电解原理电极反应式电极反应式 阳极:阳极:阴极阴极:C Cu2+2+2Cl Cu +Cl2电解电解2Cl2Cl-2e2e =ClCl2 2 CuCu2+2+2e2e=Cu=Cu总反应:总反应:离子化合价升高或
6、失去电子离子化合价升高或失去电子 离子化合价降低或得到电子离子化合价降低或得到电子 (氧化氧化还原反应还原反应)区别电离:区别电离:CuCl2 Cu2+2Cl电离电离(氧化反应氧化反应)(还原反应还原反应)或或 CuCl2 Cu+Cl2电解电解2021/8/8 星期日8 电解原理电解原理 1、电解的概念、电解的概念 使使通过电解质溶液而在通过电解质溶液而在引引起起反应反应的过程叫做电解。的过程叫做电解。注意:注意:电流必须是电流必须是而不是交流电。而不是交流电。的电解质也能被电解。的电解质也能被电解。电流电流阴、阳两极阴、阳两极氧化还原氧化还原直流电直流电熔融态熔融态2021/8/8 星期日9
7、 2 2、电解池、电解池:借助于借助于引起引起的装置,也的装置,也就是把就是把转变为转变为的装置叫做电解池或的装置叫做电解池或电解槽。电解槽。3 3、构成电解池的、构成电解池的条件条件 (1 1)电源。电源。(2 2)两个电极。其中与电源的)两个电极。其中与电源的相连的电极相连的电极叫做叫做,与电源的,与电源的相连的电极叫做相连的电极叫做。(3 3)电解质)电解质或或电解质电解质。电流电流氧化还原反应氧化还原反应电能电能化学能化学能直流直流正极正极阳极阳极负极负极阴极阴极溶液溶液熔融态熔融态 (4)(4)形成闭合回路。形成闭合回路。2021/8/8 星期日104、电极:、电极:(1)依据外电源
8、:)依据外电源:与电源负极相连的为与电源负极相连的为 极极 与电源正极相连的为与电源正极相连的为 极极(2)依据电极应:)依据电极应:发生还原反应的一极为发生还原反应的一极为 极极 发生氧化反应的一极为发生氧化反应的一极为 极极惰性电极:石墨、惰性电极:石墨、Pt Au只作导体不发生反应,只作导体不发生反应,称之为惰性电极。称之为惰性电极。活性电极:活性电极:Pt、Au除外金属做阳极易失去电除外金属做阳极易失去电 子被氧化称之为活性电极。子被氧化称之为活性电极。阴阴阳阳阴阴阳阳规规定定分分类类2021/8/8 星期日11e-e-e-e-e-e-5、电解池中离子和电子的移动方向电解池中离子和电子
9、的移动方向 Cu2+H+OH-Cl-2021/8/8 星期日12小结小结与电源正极相连与电源正极相连阳极阳极阴极阴极与电源负极相连与电源负极相连发生氧化反应发生氧化反应阳离子移向阳离子移向阴离子移向阴离子移向发生还原反应发生还原反应电源、电极、电极反应关系电源、电极、电极反应关系电极反应:电极反应:阳氧化、阴还阳氧化、阴还原原(阳氧阳氧)离子流向离子流向:异性相吸异性相吸2021/8/8 星期日13电极产物反思电极产物反思为什么不是为什么不是氧气呢?氧气呢?为什么不产为什么不产生氢气呢?生氢气呢?说明:得失电子的能力不同说明:得失电子的能力不同说明:得失电子的能力不同说明:得失电子的能力不同失
10、电子能力:失电子能力:Cl-OH-得电子能力:得电子能力:Cu2+H+放电能力放电次序2021/8/8 星期日14 阴离子失去电子阴离子失去电子阴离子失去电子阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫阳离子得到电子的过程叫阳离子得到电子的过程叫阳离子得到电子的过程叫放电放电放电放电。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放电放电能力能力2021/8/8 星期日156 6、离子放电顺序:、离子放电顺序:1 1、阳离子放电(得电子)顺序、阳离子放电(得电子)顺序:AgAg+Hg Hg2+2+FeFe3+3+Cu Cu2+2+H H+(水)(水)
11、Pb Pb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+AlAl3+3+Mg Mg2+2+Na Na+Ca Ca2+2+K K+2 2、阴离子放电(失电子)顺序:阴离子放电(失电子)顺序:氧化性减弱氧化性减弱还原性减弱还原性减弱金属金属 S S2 2 I I Br Br Cl Cl OH OH (水水)含氧酸根含氧酸根(NO(NO3 3、SOSO4 42 2 等等)F)F注意:注意:若若阳阳极是活性电极极是活性电极(石墨、金、铂之外石墨、金、铂之外)阳极本)阳极本身失去电子被氧化,阴离子不在阳极放电身失去电子被氧化,阴离子不在阳极放电;若阳极是惰若阳极是惰性电极,还原性强的阴离子在阳
12、极放电,阴极材料不发性电极,还原性强的阴离子在阳极放电,阴极材料不发生任何变化。生任何变化。除Pt、Au2021/8/8 星期日16 活性材料作电极时:活性材料作电极时:金属在阳极失电子被金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子在电极上不放氧化成阳离子进人溶液,阴离子在电极上不放电。电。用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等)时:时:溶溶液中阴离子按顺序放电液中阴离子按顺序放电 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。应,发生反应的是溶液中的阳离子。阳极反应阳极反应(氧化反应):与电极材料
13、有关(氧化反应):与电极材料有关阴极阴极反应(还原反应):与电极材料无关反应(还原反应):与电极材料无关7、电极反应方程式的书写:、电极反应方程式的书写:2021/8/8 星期日17总结:分析电解反应的一般思路:总结: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阳极氧化、阴极还原阳极氧化、阴极还原分析得出产物分析得出产物判断判断阳极材料阳极材料及阴阳两极附及阴阳两极附近近离子种类离子种类及离子放电顺序及离子放电顺序先电离先电离后电解后电解162021/8/8 星期日188.8.电极反应式的书写电极反应式的书写1.写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离写出
14、用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离子反应式子反应式2.写出用铜做电极电解写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式硫酸铜溶液的电极反应式阳极阳极4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极2Cu2+4e-=2Cu总反应式总反应式2Cu2+2H2O=2Cu+4H+O2 电解电解阳极阳极(Cu):阴极阴极(Cu):Cu 2e Cu2+Cu2+2e Cu 2021/8/8 星期日199.9.书写电解方程式的注意事项书写电解方程式的注意事项2.2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响;要注意电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响;要注意两边的电荷要守恒(电子看作负电荷)两边的电荷要守恒(电子看
15、作负电荷)3.3.标明条件:通电或电解。若电解的标明条件:通电或电解。若电解的H H+或或OHOH-来自于来自于H H2 2O O,在总方程式中要以在总方程式中要以H2O形式存在,不能书写形式存在,不能书写H H+或或OHOH-作为反作为反应物应物4.4.电解反应是一个氧化还原反应,是被外界强迫发生的电解反应是一个氧化还原反应,是被外界强迫发生的反应一反应一 般形式为:般形式为:弱氧化剂弱氧化剂+弱还原剂弱还原剂 =强氧化剂强氧化剂+强强还原剂还原剂1.1.首先首先看阳极看阳极材料,若阳极是活性电极阳极本身失去电子材料,若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化,若阳极是惰性电极,阴离子在阳极放电
16、。被氧化,若阳极是惰性电极,阴离子在阳极放电。2021/8/8 星期日20三、电解规律三、电解规律(用惰性电极电解时用惰性电极电解时)、电解电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液溶液时,如电解时,如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液等溶液阳极阳极:4OH4e2H2O+O2阴极:阴极:4H+4e2H2 总反应:总反应:2H2O O2+2H2 电解电解 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ,若要恢复,若要恢复原来的浓度,只需加入一定量的原来的浓度,只需加入一定量的 即可。即可。实质:电解水实质:电解水例如:例如:电解电
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