人教版高中化学选择性必修1第四章第二节第1课时电解原理基础课课件

第四章

化学反应与电能第二节电解池素养目标1．从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。2．建立电解过程的思维模型，理解电解的规律，判断电解的产物，书写电解池的电极反应式和总反应式。第二节电解池旧知回顾第二节电解池第1课时电解原理(基础课)第二节电解池知识点一电解原理1．电解氯化铜溶液的实验探究(1)按如图所示装置完成实验，并填写下表。实验现象实验结论电流表指针发生偏转______________________________与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层______________________与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸__________________电解质溶液导电，形成闭合回路红色物质析出金属铜变蓝产生了氯气(2)实验原理分析①氯化铜溶液中存在的离子有________________________，通电前这些离子在溶液中作自由运动。②通电时在电场的作用下，溶液中自由运动的离子作__________，即____________趋向a极，____________趋向b极。③a极接电源的正极，为电解池的阳极，电极反应式为________________________；Cu2+、Cl－、H＋、OH－定向运动Cl－、OH－Cu2+、H＋2Cl－－2e－===Cl2↑b极为电解池的阴极，电极反应式为_____________________，总反应的离子方程式为__________________________。④结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的______过程。Cu2+＋2e－===Cu

电解2．电解和电解池(1)电解：使电流通过____________________________而在阳极、阴极引起__________反应的过程。(2)电解池：将______转化为________的装置。(3)电解池的电极名称阴极：与直流电源______相连的电极，发生______反应；阳极：与直流电源______相连的电极，发生______反应。(4)电解池的构成条件①具有直流电源；②两个电极(阴极、阳极)；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合回路。电解质溶液(或熔融电解质)氧化还原电能化学能负极还原正极氧化3．电解池的工作原理接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)。(1)电流方向：电源正极―→金属导线―→阳极―→电解质溶液―→阴极―→金属导线―→电源负极。(2)电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极―→正极，负极―→阴极。特别提醒

①电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。②金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。③电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。如图所示是电解稀盐酸的装置，其中c、d为石墨电极。试回答下列问题：(1)a电极为______，b电极为______。(2)c电极为______，电极反应式为________________________，发生______反应。d电极为______，电极反应式为________________________，发生______反应。(3)电解过程中，氢离子向____(填“阴”或“阳”，下同)极移动，氯离子向____极移动。电解总方程式为______________________。正极负极阳极2Cl－－2e－===Cl2↑氧化阴极2H＋＋2e－===H2↑还原阴阳

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)电解池的两个电极必须是两个活动性不同的电极。 (

)(2)在电解池中与直流电源负极相连的电极是阴极。 (

)(3)在电解池中，电子从阳极流入电源正极。 (

)(4)电解质溶液的导电实验发生化学变化。 (

)(5)电解池的阳极发生还原反应。

(

)×√√√×2．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是(

)√A．a为负极、b为正极B．a为阳极、b为阴极C．电解过程中，d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度不变C

[电流从电源的正极流出，因此a为正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极。电解CuCl2溶液的电极反应分别为阳极(c电极)：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)：Cu2+＋2e－===Cu，故Cl－浓度减小，d电极质量增加。]3．如下图所示装置中属于电解池的是_____(填序号)。③⑥[解析]

根据电解池的构成条件逐个判断。①②⑤无外接直流电源，不能构成电解池；④无电解质溶液或熔融电解质；⑦中蔗糖属于非电解质，不能构成电解池；⑧没有形成闭合回路，不能构成电解池。题后归纳

电解池的阴、阳极的判断方法知识点二电解规律1．电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H＋(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H＋(水)>Al3+>Mg2+>Na＋>Ca2+>K＋。(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而进入溶液中，其放电顺序：活泼金属阳极>S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子>F－。特别提醒

①活性电极一般指除Pt、Au以外的金属电极。②电解的离子方程式中，若参与电极反应的H＋或OH－是由水电离出来的，用H2O作为反应物。2．酸、碱、盐溶液的电解规律用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，完成下表：(1)电解H2O型电解质H2SO4NaOHNa2SO4阳极反应式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋_____________________________阴极反应式_______________________4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－pH变化__________________复原加入物质加入_____

4H＋＋4e－===2H2↑减小增大不变H2O(2)电解电解质型电解质HClCuCl2阳极反应式________________________阴极反应式________________________________________pH变化______—复原加入物质____________2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Cu2+＋2e－===Cu增大HClCuCl2(3)电解质和水都发生电解型电解质NaClCuSO4阳极反应式____________________________________________________阴极反应式____________________________________________________pH变化____________复原加入物质_________________2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O－4e－===O2↑＋4H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2Cu2+＋4e－===2Cu增大减小HClCuO或CuCO3特别提醒

电解后溶液的复原，从溶液中放出的气体和生成的沉淀，按照原子个数比组成具体物质再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原则。3．电解池中的守恒规律(1)基本原理根据电子转移守恒，同一电路中各电极转移的电子数相等。(2)解题方法①书写出各极的电极反应式(多种物质放电，按照放电顺序书写各个电极反应式)。②同一电路中转移的电子数是相等的，利用得失电子守恒使各电极得失电子数均相等，在各极反应式中建立联系。

(2)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量不变，水量减少，则采用的电解质是__________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是_____________________。(3)以碳棒为阳极，铁棒为阴极，电解过程中电解质和水量都减少，则电解质是________________________________________________。若要恢复到电解前的状态，应加入的物质是_______________________________________________________________________________。[提示]

(1)以碳棒为电极，电解过程中电解质质量减少，水量不变，则阳离子只能是H＋、Cu2+，阴离子只能是Cl－，其电解质分别是HCl、CuCl2，若要恢复到电解前的状态，应加入适量HCl、CuCl2。(2)以碳棒为电极，电解过程中，电解质质量不变，水量减少，则实质上是电解水，H＋、OH－分别在两极上放电，其电解质是Na2SO4、H2SO4，若要恢复到电解前的状态，应加入适量H2O。

√√√×

√×√2．在如图所示的装置中，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，下列组合可发生这一现象的是(

)选项a极板b极板x电极z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2√A

[本题突破口是“a极板质量增加”，据此判断a极一定是阴极，则b极一定是阳极。A是惰性阳极电解CuSO4溶液，符合题意；B的实质是电解水，两极都产生气体，不符合题意；C的阳极是铁，是活性电极，x极应该为负极，不符合题意；D的阳极生成氯气，氯气是有刺激性气味的气体，不符合题意。]3．用惰性电极电解足量的下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(方括号内)，不能使溶液与原来溶液一样的是(

)A．CuCl2[CuCl2]

B．NaOH[H2O]C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]√D

[电解足量的CuSO4溶液，两极生成Cu和O2，故加入一定量的CuO或CuCO3可使溶液复原。]题后归纳

(1)电解池的阴极不管是惰性电极(Pt、石墨)还是活性电极，都是电解质溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。(2)若阴极为H＋放电，则阴极区c(OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c(H＋)增大；若阴极为H＋放电，同时阳极为OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大(饱和溶液例外)。

随堂评估·知能落实1．下列关于电解的说法错误的是(

)A．用惰性电极电解CuCl2溶液后，溶液的浓度不变B．用惰性电极电解饱和的食盐水时，阴极附近的pH增大C．同温同压下，用惰性电极电解足量NaOH溶液，阴、阳两极产生的气体体积之比为2∶1D．可在电解池中实现Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑这一反应，且Cu作阳极√243题号15A

[A.用惰性电极电解CuCl2溶液，阳极氯离子失电子转化为氯气，阴极铜离子得电子被还原为铜单质，溶液中溶质减少，其浓度降低，A错误；B.用惰性电极电解饱和的食盐水，阴极区水得电子发生还原反应生成氢气，溶液中产生氢氧根离子，导致附近的pH增大，B正确；C.用惰性电极电解足量NaOH溶液，阳极溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气，其电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极水中氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，同温同压下，阴、阳两极产生的气体体积比等于其物质的量之比，为2∶1，C正确；D.可设计电解池阳极材料为铜，阴极材料为石墨等，电解液为稀硫酸，阳极铜失去电子发生氧化反应，阴极氢离子得电子生成氢气，可实现Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑这一反应，D正确。]243题号152．用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，停止电解，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2，溶液浓度恢复至电解前。下列关于该电解过程的说法不正确的是(

)A．生成Cu的物质的量是0.1molB．转移电子的物质的量是0.2molC．随着电解的进行溶液的pH减小D．阳极反应式是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋√243题号15B

[A.根据Cu元素守恒，可知生成Cu的物质的量是0.1mol，A正确；B.加入0.1molCu(OH)2，溶液浓度恢复至电解前，说明电解了0.1mol的CuSO4和0.1mol的H2O，转移电子的物质的量为0.4mol，B错误；C.电解CuSO4溶液时生成H2SO4，电解H2SO4溶液，实质电解水，H2SO4溶液浓度增大，pH减小，C正确；D.电解CuSO4溶液，阳极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D正确。]243题号153．下列关于电解CuCl2溶液(如图所示)的说法中，错误的是(

)√243题号15A．阴极的电极反应：Cu2+＋2e－===CuB．阳极有黄绿色气体产生C．电解过程中，Cu2+向阴极移动D．总反应为CuCl2===Cu2+＋2Cl－

243题号154．某同学将电解池工作时电子、离子流动方向以及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是(

)243题号15选项ABCDa电极阳极阴极阳极阴极d电极正极正极负极负极Q离子阳离子阳离子阴离子阴离子√