2017 2018高中化学苏教版选修4专题1第二单元第3课时电解池的工作原理课件32张

1、专题专题1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化 第第3课时课时 电解池的工作原理电解池的工作原理 1会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应会描述电解池的工作原理，能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式。式和总反应方程式。 2熟悉电解规律和电解产物的判断方法。熟悉电解规律和电解产物的判断方法。 1试用氧化还原反应的观点分析下列各组微粒具有的性质，试用氧化还原反应的观点分析下列各组微粒具有的性质，填写下表：填写下表： 组别组别 微粒微粒 性质性质 氧化氧化 性性 _还原还原 性性 _强弱顺序强弱顺序 Na H 1 Ag Cu2 Cu Fe 2 OH Cl 2CuCl2溶液在电流作

2、用下为什么会分解成溶液在电流作用下为什么会分解成Cu和和Cl2? 自由自由 移动；通电后，在电移动；通电后，在电 (1)通电前，通电前，Cu2与与Cl在溶液中在溶液中_定向定向 移动。移动。Cu2向向_阴阴 极移动，极移动，Cl 场的作用下场的作用下,离子改作离子改作_阳阳 极移动。极移动。 向向_(2)两个电极上的反应可表示为两个电极上的反应可表示为 2Cl 2e =Cl2 阳极：阳极： _ ； Cu2e =Cu 阴极：阴极： _ 。 2一、用惰性电极电解熔融氯化钠和一、用惰性电极电解熔融氯化钠和CuCl2溶液溶液 物质物质 阳极反应阳极反应 阴极反应阴极反应 现象现象 电解反应电解反应 阳

3、极阳极 阴极阴极 2NaCl(熔熔 熔融熔融 2Cl 2e 氯化氯化=Cl2 钠钠 2Na2e _通电通电产生黄绿产生黄绿 有金属有金属融融)= _ =2Na 色气体色气体 析出析出 22NaCl2 通电通电有红色有红色CuCl2= 2e 产生黄绿产生黄绿 CuCl2 2Cl 2e Cu_金属析金属析溶液溶液 =Cl2 =Cu_ 色气体色气体 出出 CuCl2 二、电解原理二、电解原理 1电解电解 氧化氧化 反应和反应和 在在_直流电直流电 的作用下，在两电极上分别发生的作用下，在两电极上分别发生_还原还原 反应的过程。反应的过程。 _2电解池电解池 化学化学 能的装置。能的装置。 (1)概念

4、：将电能转化为概念：将电能转化为_(2)图示：图示： 阴极阴极 阳极阳极 还原还原 氧化氧化 1关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是 ( C ) A原电池中失去电子的一极为负极原电池中失去电子的一极为负极 B电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极 C原电池中相对活泼的一极为正极原电池中相对活泼的一极为正极 D电解池中发生氧化反应的一极为阳极电解池中发生氧化反应的一极为阳极 2下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是( D ) A电解池是一种将电能转变成化学能的装

5、置电解池是一种将电能转变成化学能的装置 B电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应 C电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 D与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应反应 3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为石墨电极。则为石墨电极。则下列判断正确的是下列判断正确的是( ) 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电极质量增加电极质量增加 D电

6、解过程中，氯离子浓度不变电解过程中，氯离子浓度不变 解析：选解析：选C。由电流方向可知。由电流方向可知，a端为电源正极端为电源正极，对应对应c为阳为阳极极，而而b端为电源负极端为电源负极 ，对应对应d为阴极为阴极，则则c电极上有电极上有Cl2析析出出，d电极上有电极上有Cu析出。析出。 电解池电极的判断及电极反应式的书写电解池电极的判断及电极反应式的书写 感悟导引感悟导引 1判断下列说法是否正确：判断下列说法是否正确： (1)与电源正极相连的电极是阳极。与电源正极相连的电极是阳极。( ) ) (2)电解质溶液中阳离子在阴极发生氧化反应。电解质溶液中阳离子在阴极发生氧化反应。( (3)电解池工作

7、时电子的流动方向为负极电解池工作时电子的流动方向为负极阴极阴极阳极阳极 ) 正极。正极。( 1阴、阳极的判断阴、阳极的判断 (1)根据电源正、负极判断：与电源正极相连的是阳极；与电根据电源正、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。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；发生还原反应的根据反应判断：发生氧化反应的是阳极；发生还原反应的是阴极。是阴极。 (3)根据电流方向判断：电流流入的极是阳极；电流流出的极根据电流方向判断：电流流入的极是阳极；电流流出的极是阴极。是阴极。 (4)根据电子流向判断：电子流出的极是阳极；电子流入的极根据电子流向判断：电子流

8、出的极是阳极；电子流入的极是阴极。是阴极。 (5)根据离子流向判断：阴离子不断移向的是阳极；阳离子不根据离子流向判断：阴离子不断移向的是阳极；阳离子不断移向的是阴极。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电解池来说，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，质量增加的极是阴极。质量减小的极是阳极，质量增加的极是阴极。 (7)根据根据pH变化判断：对于有水参与的电解反应，变化判断：对于有水参与的电解反应，pH降低的降低的极区是阳极区，极区是阳极区，pH升高的极区是阴极区。升高的极区是阴极区。 (8)根据放电离子判断：阳离子在阴极放电；阴离子在阳

9、极放根据放电离子判断：阳离子在阴极放电；阴离子在阳极放电。电。 2电解池中电极反应式和总反应式的书写电解池中电极反应式和总反应式的书写 (1)阳极：列出在阳极放电的阴离子及其氧化产物，中间用阳极：列出在阳极放电的阴离子及其氧化产物，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物，中间用阴极：列出在阴极放电的阳离子及其还原产物，中间用“= =”连接，连接，在在“= =”左边用左边用“”标出阳离子得到电子的数目，标出阳离子得到电子的数目， 如如2H2e =H2(H来

10、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个电极反应式的电子数目相等。通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数目相等。 把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“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。即：参与反应。即：2Cl2H2O= Cl2H22OH。 通电通电 如图所示，甲是刚浸过如图所示，甲是刚浸过NaCl溶液的石蕊试纸，溶液的石蕊试纸，A、B两两铜片通过导线连接电源两极，在铜片间的滤纸上滴一滴铜片通过导线连接电源两极，在铜片间

11、的滤纸上滴一滴KMnO4溶液，通电一段时间后，发现溶液，通电一段时间后，发现A、B间的紫红色圆点间的紫红色圆点向向A极移动了一段距离。极移动了一段距离。 正正 (1)与与A相连的是电源的相连的是电源的_极。极。 2H 2e =H2 (2)B电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为_， 蓝蓝 色出现。色出现。 A电极边沿有电极边沿有_解析解析 当通电一段时间后，当通电一段时间后，A、B间的紫红色圆点向间的紫红色圆点向A极移动了，极移动了，由于紫红色是由于紫红色是MnO4的颜色，即的颜色，即MnO4向向A极移动，因阴离子向极移动，因阴离子向阳极移动，所以阳极移动，所以A为电解池的阳极为电解池的阳极

12、(浸有浸有NaCl溶液的石蕊试纸相溶液的石蕊试纸相当于电解池当于电解池)，则与，则与A相连的是电池的正极，则电源的正、负极和相连的是电池的正极，则电源的正、负极和电解池的阴、阳极也就能确定了，从而分析出本题的答案。电解池的阴、阳极也就能确定了，从而分析出本题的答案。 (1)上题中上题中B电极附近试纸颜色的变化为电极附近试纸颜色的变化为 试纸颜色变蓝试纸颜色变蓝 _。 (2)若甲为浸有若甲为浸有NaCl溶液和酚酞溶液的滤纸，溶液和酚酞溶液的滤纸，A电极边沿颜色电极边沿颜色负负 极。极。 有红色出现，则有红色出现，则A电极连接的是电源的电极连接的是电源的_电极产物的判断与电解规律电极产物的判断与电

13、解规律 感悟导引感悟导引 2判断下列说法是否正确：判断下列说法是否正确： (1)Na2SO4溶液中只含有溶液中只含有Na和和2SO4。( ) (2)电解过程中阴极材料一定不参加反应。电解过程中阴极材料一定不参加反应。( ) ) (3)电解质溶液导电的过程中一定发生化学反应。电解质溶液导电的过程中一定发生化学反应。( 1阳极产物的判断阳极产物的判断 (1)活性金属电极活性金属电极 电极金属失电子而溶解，生成对应金属阳离子。电极金属失电子而溶解，生成对应金属阳离子。 (2)惰性电极惰性电极(Pt、Au、C) 阴离子失电子，生成对应非金属单质。阴离子失电子，生成对应非金属单质。 阴离子放电顺序：阴离

14、子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根含氧酸根F。 2阴极产物的判断阴极产物的判断 与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2H(H浓度较大浓度较大 时时)Pb2Sn2Fe2Zn2H(H浓度较小时浓度较小时)Al3Mg2NaCa2K。 特别提醒特别提醒 阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的阴、阳离子的放电顺序不是绝对化的 ，放电情况放电情况与离子性质、溶液浓度、电流和电极材料有关。在理解以上与离子性质、溶液浓度、电流和电极材料有关。在理解以上放电顺序时要特别注意放电顺序时要特别注意 ，如如P

15、b2、Sn2、Fe2、Zn2在在H浓度较小时浓度较小时，放电能力排在放电能力排在H前面前面，在在H浓度较大时浓度较大时，放放电能力排在电能力排在H后面。后面。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只在熔只在熔融状态下放电融状态下放电，在水溶液中不放电。在水溶液中不放电。 3 用惰性电极电解电解质溶液的规律用惰性电极电解电解质溶液的规律 电解电解电解电解电解电解 质溶质溶溶液溶液质溶质溶电解质电解质 类型类型 实例实例 方程方程液浓液浓pH变变液复液复特点特点 阴极阴极 阳极阳极 式式 度的度的化化 原的原的变化变化 方法方法 含氧酸含氧酸 H2SO4 减小减小 2H2O4OH 4H 可溶性可溶性 N

16、aOH 4e 增大增大 通电通电强碱强碱 4e = 加水加水 电解电解 =2H2增大增大 =2H水型水型 活泼金活泼金 2H2 O 属含氧属含氧 KNO3 2 不变不变 O 2O2 酸盐酸盐 电极反应式电极反应式 电解电解类型类型 质特质特点点 无氧无氧电解电解 酸酸 电解电解 质型质型 电解电解电解电解电解电解 质溶质溶溶液溶液质溶质溶实例实例 方程方程液浓液浓pH变变 液复液复阴极阴极 阳极阳极 式式 度的度的化化 原的原的变化变化 方法方法 2HCl2ClHCl 2H 通入通入 2e 通电通电2e 氯化氯化= 增大增大 =C减小减小 = 氢氢 H2 l 2气体气体 H2 Cl2 电极反应

17、式电极反应式 电解电解电解电解电解电解电解电解 质溶质溶溶液溶液质溶质溶类型类型 质特质特实例实例 方程方程液浓液浓pH变变 液复液复阴极阴极 阳极阳极 点点 式式 度的度的化化 原的原的变化变化 方法方法 CuCl22 2ClCu不活不活通电通电 加入加入= 电解电解 泼金泼金 CuCl 减小减小 氯氯 2e 22e 电解电解 属无属无 Cu化铜化铜 =Cl2质型质型 氧酸氧酸=Cu Cl2 盐盐 电极反应式电极反应式 电解电解电解电解电解电解质溶质溶溶液溶液质溶质溶电解电解 类型类型 质质 实例实例 液浓液浓pH变变 液复液复阴极阴极 阳极阳极 方程式方程式 特点特点 度的度的化化 原的原

18、的变化变化 方法方法 2NaCl 活泼活泼2H 2Cl2H2O 金属金属2e 通入通入 2e 通电通电放氢放氢 无氧无氧 NaCl =氯化氯化 =H2=Cl2增大增大 气生气生 酸盐酸盐 氢氢 2NaOH 碱型碱型 气体气体 H2 Cl2 电极反应式电极反应式 电解电解类型类型 质特质特点点 不活不活泼金泼金属含属含 放氧放氧 气生气生 氧酸氧酸酸型酸型 盐盐 电解电解电解电解质溶质溶溶液溶液质溶质溶电解电解 实例实例 液浓液浓pH变变液复液复阴极阴极 阳极阳极 方程式方程式 度的度的化化 原的原的变化变化 方法方法 4OH2CuSO 422Cu 加入加入 4e 2H2O CuSO4 4e C

19、uO =2H2通电通电减小减小 或或 =2C =O CuC u O2 2Cu O3 2H2SO 4 O 2 电极反应式电极反应式 某水溶液中含有等物质的量浓度的某水溶液中含有等物质的量浓度的Cu(NO3)2和和MgCl2，对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学对该溶液以惰性电极进行电解，分阶段写出电解反应的化学方程式。方程式。 解析解析 该溶液由该溶液由Cu(NO3)2、MgCl2和和H2O三种物质组成，三种物质组成，其中含其中含22有有H、Cu、Mg三种阳离子和三种阳离子和NO3、Cl、OH三种阴离子。三种阴离子。H 、Cu、Mg在阴极上放电的先后顺序是在阴极上放电的先后顺序是

20、CuHMg，NO3、Cl、OH在阳极上放电的先后顺序是在阳极上放电的先后顺序是ClOHNO3。溶溶液中的液中的OH和和H均来自均来自H2O的电离。电极反应式：的电离。电极反应式： 第一阶段第一阶段 阳极阳极 2Cl2e =Cl2 2阴极阴极 Cu2e =Cu 第二阶段第二阶段 阳极阳极 4OH4e =2H2OO2 阴极阴极 4H2O4e =2H24OH 将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。将电极反应式合并得电解反应的化学方程式。 2222答案答案 第一阶段的反应：第一阶段的反应：CuCl2= CuCl2； 第二阶段的反应：第二阶段的反应：2H2O= 2H2O2。 通电通电通电通电规律方法规

21、律方法 以惰性电极电解电解质水溶液以惰性电极电解电解质水溶液 ，分析电解反应分析电解反应的一般方法步骤：分析电解质水溶液的组成的一般方法步骤：分析电解质水溶液的组成 ，找全离子并找全离子并分为阴、阳两组；分别对阴、阳离子排出放电顺序分为阴、阳两组；分别对阴、阳离子排出放电顺序 ，写出写出两极上的电极反应式；合并两个电极反应式两极上的电极反应式；合并两个电极反应式 ，得出电解反得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。应的总化学方程式或离子方程式。 用惰性电极进行电解时，下列说法正确的是用惰性电极进行电解时，下列说法正确的是( ) A电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变不变 B电解稀氢氧化钠溶液，要消耗电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液的，故溶液的pH减小减小 C电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的电解硫酸钠溶液，在阴