【课件】《电解池》课件 2023－2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

《【课件】《电解池》课件 2023－2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【课件】《电解池》课件 2023－2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1.pptx（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章化学反应与电能第二节电解池化学能化学能电能电能下图装置能量是如何转化的？下图装置能量是如何转化的？U型管内装入绿色的型管内装入绿色的CuCl2溶液，两溶液，两端各插入石墨电极，接入直流电源端各插入石墨电极，接入直流电源阴极：阴极：与直流电源负极相连的电极与直流电源负极相连的电极阳极：阳极：与直流电源正极相连的电极与直流电源正极相连的电极【规定规定】实验实验4-2。CuCl2溶液溶液。阴极阴极 阳极阳极现现象象结结论论反反应应阴极阴极阳极阳极碳棒上逐渐覆盖了碳棒上逐渐覆盖了一层一层红色红色物质。物质。碳棒上有气泡放出，碳棒上有气泡放出，并可闻到并可闻到刺激性刺激性气味，气味，同时看到湿润的

2、碘化同时看到湿润的碘化钾淀粉试纸钾淀粉试纸变蓝变蓝。有有Cu生成生成有有Cl2生成生成Cu2+2e=Cu（还原反应）（还原反应）2Cl2e=Cl2（氧化反应）（氧化反应）总反应式总反应式：CuCl2Cu+Cl2通电通电一、电解原理一、电解原理2.电解定义：使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在阴阳两电解定义：使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。极引起氧化还原反应的过程。（一）电解（一）电解1.1.装置：装置：电解池（电解槽）电解池（电解槽）-把电能转变为化学能的装置把电能转变为化学能的装置思考与交流思考与交流1.通电前通电前，氯化铜溶液中主要有哪些离子？运动情

3、况如何？，氯化铜溶液中主要有哪些离子？运动情况如何？2.通电后通电后，离子的运动情况有什么改变？，离子的运动情况有什么改变？3.为什么阴极上附着有红色的铜，而阳极上产生了大量为什么阴极上附着有红色的铜，而阳极上产生了大量Cl2？)Cu2+、Cl、H+、OHCu2+H+向阴极定向移动，向阴极定向移动，ClOH向阳极定向移动向阳极定向移动阴离子在阳极失电子，由于阴离子在阳极失电子，由于Cl-比比OH-更容易失电子，因此更容易失电子，因此2Cl-2e-=Cl2，同理，同理，Cu2+在阴极比在阴极比H+更容易得电子，因此更容易得电子，因此Cu2+2e-=Cu4.4.装置中电子的流动方向如何？装置中电子

4、的流动方向如何？电解质溶液导电过程，实质为电解质溶液导电过程，实质为电解过程，电解过程，电解电解为为化学变化化学变化CuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极（二）构成电解池的条件：（二）构成电解池的条件：可以是相同材料，也可以是不同材料：可以是相同材料，也可以是不同材料溶液溶液熔融态的离子化合物熔融态的离子化合物1.两个电极两个电极2.电解液电解液3.外接直流电源外接直流电源（三）电解池的两极特点（三）电解池的两极特点阴阴极极（与负极相连）（与负极相连）阳阳极极（与正极相连）（与正极相连）电电子子流流动动离离子子移移动动反反应应类类型型还原反应还原反应氧化反应氧化反应电子流入电子流入电子流出电子流出

5、阳离子定向阳离子定向移动方向移动方向阴离子定向阴离子定向移动方向移动方向1.1.阴极阴极:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Fe2+阳离子得电子的顺序：按金属活动性顺序，越不活泼的金阳离子得电子的顺序：按金属活动性顺序，越不活泼的金属的离子越容易得到电子。属的离子越容易得到电子。（四）两极反应及电解方程式的书写（四）两极反应及电解方程式的书写阴极阴极 电子堆积电子堆积 吸引阳离子吸引阳离子阴极：阴极：Bn+neB还原反应还原反应2.2.阳极阳极:氧化反应氧化反应S2IBrClOH含氧酸根离子含氧酸根离子（2）若为）若为惰性电极惰性电极(石墨、石墨、Pt、Au），则比较溶液中的阴离子，），则比较

6、溶液中的阴离子，易失电子优先放电。易失电子优先放电。首先看电极材料首先看电极材料思考：金属单质与非金属阴离子失电子谁强？思考：金属单质与非金属阴离子失电子谁强？（1）若为金属电极）若为金属电极(除除Pt、Au外外)，则金属失电子，则金属失电子如：如：Fe2e=Fe2+Rne=Rn+Amme=A如：如：4OH4e=2H2O+O2惰性电极电解Na2SO4 溶液阳极阳极氧氧气气Na2SO4溶液溶液实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:2H+2e-=H2变大变大不不变变加加H2O2H2O2H2+O2电解氢氢气气阴极阴极1.写出用惰

7、性电极电解下列溶液：写出用惰性电极电解下列溶液：Na2SAgNO3KOHKNO3H2SO4HCl的各电极反应方程式和总反应方程式，并的各电极反应方程式和总反应方程式，并指明电解后溶液的指明电解后溶液的pH变化变化练练习习物质物质电极方程式电极方程式PHNa2S阳阳阴阴总总AgNO3阳阳阴阴总总S2-2e-=S2H+2e=H2S2-+2H2O=2OH-+H2+S电解电解4OH4e=2H2O+O2Ag+e=Ag4Ag+2H2O=4H+O2+4Ag电解电解不变不变增大增大增大增大减小减小减小减小不变不变【结论结论1】电解：水电解：水+电解质电解质放放H2生碱生碱放放O2生酸生酸含氧酸氢后金属盐含氧酸

8、氢后金属盐无氧酸氢前金属盐无氧酸氢前金属盐物质物质电极方程式电极方程式PHKOH阳阳阴阴总总KNO3阳阳阴阴总总H2SO4阳阳阴阴总总2H+2e=H22H2O=O2+2H2电解电解4OH4e=2H2O+O2不变不变增大增大增大增大减小减小减小减小4OH4e=2H2O+O22H+2e=H22H2O=O2+2H2电解电解2H2O=O2+2H2电解电解4OH4e=2H2O+O22H+2e=H2增大增大减小减小增大增大减小减小【结论结论2】电解：水电解：水氢前含氧酸盐及含氧酸、碱氢前含氧酸盐及含氧酸、碱物质物质电极方程式电极方程式PHHCl阳阳阴阴总总2Cl-2e-=Cl2不变不变2H+2e=H2增大

9、增大2HCl=Cl2+H2电解电解增大增大【结论结论3】电解：电解质自身电解：电解质自身无氧酸氢后金属盐无氧酸氢后金属盐无氧酸无氧酸 石墨石墨 铁铁练练习习不同电极电解NaCl(酚酞）溶液铁石墨铁石墨阴极：阴极：2H+2e-=H2电电解解阳极：阳极：Fe-2e-=Fe2+Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2。阴极：阴极：2H+2e-=H2电电解解阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2用用阳阳极极a和和阴阴极极b电电解解c的的水水溶溶液液一一段段时时间间，然然后后加加入入d，能能使使溶溶液恢复到电解前状态的正确组合是液恢复到电解前状态的正确组合是(双选双

10、选)()练练习习若将若将C中铜电极全部改为石墨电极，应该加入什么物质？中铜电极全部改为石墨电极，应该加入什么物质？变式变式1：如果向所得的溶液中加入如果向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后，使溶液后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和恰好恢复到电解前的浓度和pH,电解过程中转移的电解过程中转移的电子电子物质的物质的量为量为mol变式变式2：如果向所得的溶液中加入如果向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后，使后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑不考虑CO2的溶解）的溶解）,电解电解过程中转移的过程中转移的电子电子物质的量为物质的量为mo

11、l电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移方离子的迁移方向向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应的电极的电极 电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应都是氧化还原反应（五）原电池与电解池的比较（五）原电池与电解池的比较:电子的迁移方电子的迁移方向向电源负极电源负极e-阴极

12、阴极阳极阳极e-电源正极电源正极负极负极e-正极正极（3）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应（）原电池的正极和电解池的阳极均发生氧化反应（）（2）金属导电是物理变化，电解质溶液导电过程是化学变金属导电是物理变化，电解质溶液导电过程是化学变化（化（）1.判断判断（1）电解、电离均需要通电才能实现（）电解、电离均需要通电才能实现（）练练习习2.分析下列各图，（分析下列各图，（）是原电池（）是原电池（）是电解是电解池。池。练练习习3.指出下列装置名称，写出电极名称、电极反应式指出下列装置名称，写出电极名称、电极反应式稀硫酸稀硫酸Cu(NO3)2溶液溶液CCFeC练练习习易发生氧化还原反应的构成

13、原电池，其余的为它为电源下工作的电解池易发生氧化还原反应的构成原电池，其余的为它为电源下工作的电解池练习：练习：假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。（已知金属活动相差越大，形成原电池时越容要求，即为理想化。（已知金属活动相差越大，形成原电池时越容易放电）易放电）为各装置中的电极编号。下列说法错误的是为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A当当K闭合时，闭合时，A装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源装置发生吸氧腐蚀，在电路中作电源B当当K断开时，断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生装置锌片溶解，有氢气产生C当当K

14、闭合后，整个电路中电子的流动方向为闭合后，整个电路中电子的流动方向为；D当当K闭合后，闭合后，A、B装置中装置中pH变大，变大，C、D装置中装置中pH不变不变A图中甲池为原电池装置，图中甲池为原电池装置，Cu电极发生还电极发生还原反应原反应()B实验过程中，甲池左侧烧实验过程中，甲池左侧烧杯中杯中NO3的浓的浓度不变度不变()C若用铜制若用铜制U形物代替形物代替“盐桥盐桥”，工作一段时，工作一段时间后取出间后取出U形物称量，质量会减小形物称量，质量会减小()变式变式-判断正误判断正误请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）:放电时：正极的电极反应式是放电

15、时：正极的电极反应式是_;在完全放电耗尽在完全放电耗尽PbO2和和Pb时，若按下图连接，电解一段时间后，时，若按下图连接，电解一段时间后，则在则在A电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为_、B电极上生成电极上生成_例：铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池例：铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极隔板是惰性材料，电池总反应式为：总反应式为：Pb+PbO2+4H+2SO42-PbO22e4HSO42PbSO42H2OPbSO42e=Pb+SO42PbO2充电时，电源负极接电池负极，电源正极接电池正极充电时，电源负极接电池负极，电源正极接电池正极2PbSO4+2H2O二二.可

16、逆电池可逆电池练习练习1：一种大型蓄电系统的电池总反应为：一种大型蓄电系统的电池总反应为：2Na2S2+NaBr3=Na2S4+3NaBr，电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜，电池中的左右两侧为电极，中间为离子选择性膜(在电池在电池放电和充电时该膜允许钠离子通过放电和充电时该膜允许钠离子通过)；放电前，被膜隔开的电解质为；放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和和NaBr3，放电后，分别变为，放电后，分别变为Na2S4和和NaBr。下列说法正确的是（。下列说法正确的是（）A充电过程中，充电过程中，Na+离子的流向为从右到左离子的流向为从右到左B充电过程中，阳极的电极反应为：充电过程中，阳

17、极的电极反应为：3NaBr2e-=NaBr3+2Na+C放电前，左侧电解质为放电前，左侧电解质为Na2S2，右侧电解质为，右侧电解质为NaBr3D放电过程中，电子由负极通过外电路流向正极放电过程中，电子由负极通过外电路流向正极练习练习2：已知：锂离子电池的总反应为已知：锂离子电池的总反应为LixCLi1xCoO2CLiCoO2锂硫电池的总反应为锂硫电池的总反应为2LiSLi2S有关上述两种电池说法正确的是有关上述两种电池说法正确的是()A锂离子电池放电时，锂离子电池放电时，Li向负极迁移向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同

18、理论上两种电池的比能量相同D下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电(一一)氯碱工业氯碱工业阴极：阴极：2H+2e=H2阳极阳极:2Cl-2e-=Cl22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解阴极阴极阴极阴极阳极阳极二、电解原理的应用二、电解原理的应用1.原理原理1.试说明阴极区为什么会有试说明阴极区为什么会有NaOH产生？产生？2.如何证明两极上的生成物？如何证明两极上的生成物？思考与交流思考与交流阴极区阴极区H2OH+OH，2H+2e=H2，使水的电离平衡正向移动，使水的电离平衡正向移动，阴极区生成阴极区生成OH，使溶液呈碱性，使溶液呈碱性NaOH

19、H2Cl2酚酞试液酚酞试液爆鸣爆鸣湿润的淀粉湿润的淀粉KI试纸试纸CC思考思考3、工业生产中、工业生产中能否直接用该装置能否直接用该装置进行生产？进行生产？1.H2和和Cl2混合不安全混合不安全2.Cl2会和会和NaOH反应，会使得到的反应，会使得到的NaOH不纯不纯2.主要设备主要设备-阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜电解槽阳极：阳极：金属钛网金属钛网(涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物)阴极：阴极：碳钢网碳钢网(有镍涂层有镍涂层)阳离子交换膜：阳离子交换膜：只允许只允许阳阳离子通过，把电解槽隔成阴极室离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。和阳极室。3.离子交换膜的作用：离子交换膜的作用：(1)防止氯气

20、和氢气混合而引起爆炸。防止氯气和氢气混合而引起爆炸。(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。4.4.电解饱和食盐水的生产流程电解饱和食盐水的生产流程5.以氯碱工业为基础的化工生产以氯碱工业为基础的化工生产练练习习1：某某学学生生想想制制作作一一种种家家用用环环保保型型消消毒毒液液发发生生器器，用用石石墨墨作作电电极极电电解解饱饱和和氯氯化化钠钠溶溶液液，通通电电时时，为为使使Cl2被被完完全全吸吸收收，制制得得有有较较强强杀杀菌菌能能力力的的消消毒毒液液，设设计计了了如如图图的的装装置置，则则对对电电源电极名称和消毒液的

21、主要成分判断正确的是源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()。Aa为正极，为正极，b为负极；为负极；NaClO和和NaClBa为负极，为负极，b为正极；为正极；NaClO和和NaClCa为阳极，为阳极，b为阴极；为阴极；HClO和和NaClDa为阴极，为阴极，b为阳极；为阳极；HClO和和NaCl练习练习2：用用NaOH溶液吸收烟气中的溶液吸收烟气中的SO2，将所得的，将所得的Na2SO3溶液进行电解，溶液进行电解，可循环再生可循环再生NaOH，同时得到，同时得到H2SO4，其原理如下图所示，其原理如下图所示(电极材料为石墨电极材料为石墨)(1)图中图中a极要连接电源的极要连接电源的_(填

22、填“正正”或或“负负”)极，极，C口流出的物质口流出的物质是是_。(2)SO32放电的电极反应式为放电的电极反应式为_。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：_练习练习3：以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：根据装置图结合必要的化学方程式解释如何由根据装置图结合必要的化学方程式解释如何由铬酸钾铬酸钾制的制的重铬酸钾重铬酸钾写出电解的总化学方程式写出电解的总化学方程式通电后通电后 阳极（铜片）：阳极（铜片）：Cu-2e-=Cu2+阴极（被镀金

23、属）：阴极（被镀金属）：Cu2+2e-=Cu通电前通电前CuSO4=Cu2+SO42-如将铁器件、金属铜分别和直流电源的阴极和阳极相连，电如将铁器件、金属铜分别和直流电源的阴极和阳极相连，电解质溶液为硫酸铜，接通电源时发生什么电极反应？解质溶液为硫酸铜，接通电源时发生什么电极反应？思思 考考（二）电镀（二）电镀阳极：阳极：镀层金属镀层金属阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品电镀液：含有电镀液：含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液电镀池（电解池一种特殊形式）电镀池（电解池一种特殊形式）：使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。：使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。（1）概念）概念Mn

24、+ne-=MMne-=Mn+：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。金的过程。（2）目的）目的（3）装置）装置（4）特点）特点电解质溶液浓度不变电解质溶液浓度不变阳极金属本身参加了电极反应阳极金属本身参加了电极反应铁叉镀铜铁叉镀铜电解精炼的方法：电解精炼的方法：纯净金属做阴极，粗糙金属做阳极，共同插入含此金属阳纯净金属做阴极，粗糙金属做阳极，共同插入含此金属阳离子的电解质溶液中电解。离子的电解质溶液中电解。（三）电冶金（三）电冶金练习练习1：如下图所示，若电解如下图所示，若电解5min时铜电极质量增加时铜电极质量增加2.16

25、g，试回答：，试回答：电源电极电源电极X名称为名称为。电极反应：电极反应：A阳极：阳极：阴极：阴极：B阳极：阳极：阴极阴极C阳极：阳极：阴极：阴极：通电通电5min时，时，B中共收集中共收集224mL气体（标况），溶液体积为气体（标况），溶液体积为200mL。（设电解前后无体积变化）则通电前（设电解前后无体积变化）则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为溶液的物质的量浓度为_。若若A中中KCl溶液的体积也是溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的，电解后，溶液的pH是是_（设前后体（设前后体无体积变化）无体积变化）四四.有关电解的计算有关电解的计算-得失电子守恒得失电子守恒练习练习2：将将0.2moLAgNO3、0.4moLCu(NO3)2、0.6moLKCl溶于水，配成溶于水，配成100mL的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，在一极析出的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，在一极析出0.3moLCu，此，此时在另一极收集到气体体积为（标况）时在另一极收集到气体体积为（标况）A.4.48LB.5.6LC.6.72LD.7.84L