【人教版】高中化学 选择性必修一 第四章 第二节 电解池 第1课时 课件（两份打包）

第第页【人教版】高中化学选择性必修一第四章第二节电解池第1课时课件（两份打包）(共10张PPT)

电解原理

第四章化学反应与电能

第2节电解池

一、电解过程思维模型的建立

1800年伟大的物理学家伏打在他的朋友启发下发明了世界上第一个获得持续电流的装置——伏打电池，也因此引发了很多科学家对电流的好奇心。

哪些物质可以导电，它们为什么可以导电？

石墨

石墨

+

-

阳极

阴极

电子从哪来？

电子到哪去？

你怎样解释这个闭合回路的导电过程呢？

溶液导电可能发生了氧化还原反应

阳离子在阴极得到电子发生还原反应，阴离子在阳极失去电子发生氧化反应

一、电解过程思维模型的建立

石墨

石墨

+

-

阳极

阴极

根据给出的两组阴、阳离子，选择一堆组成电解质，并预测如果上面的推测正确，会看到什么现象？

e-

溶液导电可能发生了氧化还原反应

阳离子在阴极得到电子发生还原反应，阴离子在阳极失去电子发生氧化反应

还原剂（通常是阴离子）

氧化剂（通常是阳离子）

Na+

K+

Cu2+

Ag+

Cl-

NO3-

OH-

SO42-

一、电解过程思维模型的建立

这种使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做电解。将电能转化为化学能的装置叫做电解池(也称电解槽)。

粒子种类

来源

放电顺序

电极上行为

放电后续行为

电解池完整思维模型

二、以化学史为契机深入认识电解规律

电解可以使物质分解的性质在伏打电堆刚发明时就被关注了。

实验：用电解水装置演示电解氢氧化钾溶液，收集并检验产生的气体。

阴极产物是氢气而不是金属钾

请写出符合这个实验现象的电极反应。

溶液中有钾离子，为什么氢离子会得到电子呢？

根据戴维试图用电解氢氧化钾水溶液的方法得到钾单质的实验，你认为他能够成功吗？

戴维通过电解熔融含钾化合物最终成功获得金属钾。

阳离子得电子的先后顺序：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+

失电子的顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根

三、电解与物质转化

如何用稀硫酸和铜反应制得硫酸铜和氢气呢？

电解可以实现通常认为不能发生的氧化还原反应，是一种实现非自发氧化还原反应的途径。

戴维先后通过电解法发现钾、钠、钙、锶、钡、镁、硼等七种元素。。

四、电解与能量变化

资料：水力发电带来的烦恼

1.生态破坏：大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等；2.需筑坝移民等，基础建设出资大；3.降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电

试着利用所学知识解决这个问题。

化学解决方案：电解储蓄电站

冗余电能

水

H2

O2

高峰用电缺口

电解装置

燃料电池

四、电解与能量变化

我们想的和能源行业顶尖公司的设计师们一样吗？

为什么选用制取氢气来蓄能？

请阅读资料并简单说明和你所设计方案的异同，以及选用氢气作为储备能源的理由。

氢气储能原理

氢是长期储存能量的绝佳介质，不会随时间的推移而降解

五、小结

电解装置原理分析的一般过程

判断溶液中有哪些离子存在

电极判断、流向判断（电环流）

根据放电顺序写出电极反应和总反应

反应现象

粒子种类

来源

放电顺序

电极上行为

放电后续行为

电解池完整思维模型

课堂小结

电解原理

粒子种类

来源

放电顺序

电极上行为

放电后续行为

电解池完整思维模型(共13张PPT)

电解原理的模型建构

第四章化学反应与电能

第2节电解池

一、创设情境，链接旧知

有没有一种装置能将电能直接转化为化学能而储存于物质中？

能举出一个实验事实来支撑你的观点吗？

电解

2H2O=2H2↑+O2↑

上述实验是如何将电能转化为化学能而储存在H2和O2中的？

H2

O2

阳极

H2OH++OH-

阳极：发生还原反应2H2O-4e-=H2↑+4H+

阴极：发生氧化反应2H2O+2e-=H2↑+2OH-

阴极

电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。电解池是一种特定的将电能转化为化学能的装置，可以使非自发的氧化还原反应得以发生。

二、复杂体系，感受模型

水是弱电解质，为了增强水的导电能力，通常采取什么措施？

请在下列物质中选择合适的电解质：。

①HCl、②CuCl2、③H2SO4、④NaOH、⑤Na2SO4、⑥CuSO、⑦NaCl、⑧乙醇

这些电解质的加入会改变电极反应吗？

二、复杂体系，感受模型

以小组为单位，尝试分析Na2SO4和CuCl2的加入是否会改变电解水的电极反应。

Na2SO4=2Na++SO42-

H2OH++OH-

向阴极

向阳极

Na+若被还原为Na，又与水反应生成Na+；H+→H2

SO42-的硫元素已经处于最高价态；

OH-→O2

通过验证产物，进一步确定上述分析

二、复杂体系，感受模型

以小组为单位，尝试分析Na2SO4和CuCl2的加入是否会改变电解水的电极反应。

CuCl2=Cu2++2Cl-

H2OH++OH-

向阴极

向阳极

哪些离子最终在电极上发生氧化或还原反应？

通过验证产物确定点滴反应

三、宏伟结合，初始模型

第一组：用下图装置电解Na2SO4溶液（含酚酞），并用带火星的木条检验阳极产物，点燃阴极产生的气体。

①阴极生成气体的体积与阳极生成气体的体积比约为2:1

②阴极生成的气体能点燃，火焰蓝色，即生成H2；阳极生成的气体能使带火星的木条复燃，即生成O2

③阴极区溶液变为红色

氧化性：H+>Na+

还原性：OH->SO42-

Na2SO4可以在不改变电极反应的前提下，增强水的导电性

三、宏伟结合，初始模型

第一组：用下图装置电解Na2SO4溶液（含酚酞），并用带火星的木条检验阳极产物，点燃阴极产生的气体。

使用化学语言，解释阴极区溶液变为红色的原因。

阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-

电解

总反应：2H2O=2H2↑+O2↑

阳极：2H2O-4e-=H2↑+4H+

将a、b两管溶液倒入一烧杯中。

变为无色，能解释吗？

三、宏伟结合，初始模型

第二组：用下图装置电解CuCl2溶液（质量分数25%），并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极产物。

①通电后，阳极上有气泡产生，此气泡有刺激性气味，可以使湿润的碘化钾试纸变为蓝色，推测此气体为Cl2。

②通电一段时间后，阴极表面出现了一层红色的固体物质，红色物质不断析出，推测此红色固体为金属Cu。

氧化性：Cu2+>H+

还原性：Cl->OH-

CuCl2虽然增强了水的导电性，但电极反应发生了改变。

三、宏伟结合，初始模型

第二组：用下图装置电解CuCl2溶液（质量分数25%），并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极产物。

阴极：Cu2++2e-=Cu

电解

总反应：CuCl2=Cu+Cl2↑

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑

（1）阴极阳离子得电子顺序：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+

（2）阳极阴离子失电子顺序Cl->OH->SO42-（含氧酸根）

（3）要增强水的导电性，可以向水中加入酸、碱、盐等电解质以增加离子浓度。为了不影响H+和OH-放电，需选择放电能力弱于H+、OH-的阳、阴离子（Na2SO4、KNO3等），或选择能提供H+、OH-的电解质（如H2SO4、NaOH等）

一定条件下的经验规律，不同实验条件下会存在不同的顺序规律。

四、建构模型，形成思路

相同点：氧化反应和还原反应均分别在两极进行；在闭合回路中均存在电子和离子的定向移动；都是通过电极反应实现能量和物质的转化。

基于前面的讨论，比较原电池与电解质的相同与不同。

类别电解池原电池电极名称阳极阴极负极正极

电极反应类型氧化反应还原反应氧化反应还原反应

能量转化电能转化为化学能化学能转化为电能四、建构模型，形成思路

请观察电解CuCl2溶液的实验装置，梳理电解池装置的构成要素，并说明这些要素的作用。

要素1：电子导体——直流电源、导线

作用：提供电能、传输电子，做电子导体。

要素2：电极反应发生的场所——两个电极

作用：提供氧化反应和还原反应发生的场所，也是电子导体。

要素3：离子导体——电解质（溶液）

作用：提供哦那个离子，并提供离子定向移动的场所。

四、建构模型，形成思路

请在图中绘制可以反映电解质工作原理的示意图，并注明通电时，电子、离子移动的方向，以及电极名称、电极反应类型。

直流电源

（1）首先观察外接电源，确定电解池阳、阴极（与电源正极相连的电极为阳极；与电源负极相连的电极为阴极）。

（2）然后分析溶液中溶质和溶剂分别提供了安歇带电粒子，再根据阳