2024-2025学年高二化学同步课堂课件（人教版2019选择性必修1）第二节 电解池 第1课时

第二节电解池第1课时化学反应与电能第四章电解饱和食盐水(氯碱工业)2电解原理1本节重点本节难点铜粒铜电线铜片铜块生活中所用的铜制品纯度都达到了99.99%，大自然中很难得到如此纯度的铜，那么，我们是通过什么方式得到的呢？铜的冶炼工艺流程12345原料准备矿石浸出溶液净化电解精炼精炼和合金化将含铜的矿石进行破碎和磨细，以便提高矿石的表面积通过电解方法将铜离子还原成铜金属。在电解槽中，将浸出液作为电解质，两个电极(阴极和阳极)之间施加电压，阴极上析出纯铜金属将破碎后的矿石浸入酸性溶液中，使溶解的铜离子进入溶液中，通常使用硫酸浸出对浸出液进行净化处理，去除杂质和有害元素。常用的净化方法包括中和沉淀、溶解和再结晶等对铜金属进行再次熔炼和精炼处理电解是个啥？电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。实验步骤：电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理实验装置阴极与直流电源的负极相连阳极与直流电源的正极相连CuCl2溶液电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理实验装置电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理实验现象与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖一层红色的固体与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生实验结论：CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理理论分析通电前，Cu2+和Cl-在溶液中作自由运动通电时，Cu2+和Cl-在溶液中改作定向运动阳极上Cl-失去电子发生氧化反应阴极上Cu2+得到电子发生还原反应电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理理论分析阳离子(Cu2+)向阴极(与直流电源的负极相连)迁移阴离子(Cl-)向阳极(与直流电源的正极相连)迁移以上这个过程叫做放电通过之前的学习，我们知道：水分子也会电离，即溶液中存在着氢离子和氢氧根离子，这些离子是否参与反应呢？电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理理论分析通电前，Cu2+和Cl-在溶液中作自由运动CuCl2Cu2++2Cl-H2OH+OH-+通电时，Cu2+和Cl-在溶液中改作定向运动Cu2+、H+向阴极迁移Cl-、OH-向阳极迁移放电顺序2e-2Cl-Cl2↑－放电顺序2e-Cu2++Cu电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理理论分析Cu2+、H+向阴极迁移Cl-、OH-向阳极迁移还原反应Cu2+＞H+氧化反应Cl-

＞OH-总反应：Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑电解思考：离子放电顺序如何判断呢？离子放电顺序实质：阳离子氧化性强弱顺序，阴离子还原性强弱顺序溶液中只考虑部分只在熔融状态下放电浓度很大时排在H+前溶液中只考虑部分电解原理实验室探究：电解得粗铜的原理离子放电顺序阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-还原性减弱放电能力减弱(与金属活动顺序表相反)氧化性减弱放电能力减弱Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阳离子放电顺序电解原理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把电能直接转化为化学能的装置电解池(电解槽)阴离子阴极阳极氧化反应还原反应阳离子电解池示意图阳极阴极电源溶液中离子阴离子阳离子电极反应放电顺序e-e-思考：请依据电解的基本原理，预测电解

饱和食盐水的产物，并设计实验检验。电解饱和食盐水(氯碱工业)预测：电解饱和食盐水的产物(氯碱工业)理论分析通电前，Na+和Cl-在溶液中作自由运动NaClNa++2Cl-H2OH+OH-+通电时，Na+和Cl-在溶液中改作定向运动阴极阳极e-e-Na+Cl-Cl-Na+H+OH-Na+H+OH-Cl-思考：阴极区域为什么变红？在上述反应中，由于H+在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近水的电离平衡，促进了水的继续电离(H2O

H++OH-，右移)，使阴极区溶液中OH-的浓度增大而呈碱性。电解CuCl2溶液电解饱和NaCl溶液对比上述两组实验作用的阴极电极材料，思考：铁作为阴极的电极材料，能起到什么作用？阳极能否用铁作为电极材料？阴极阳极石墨石墨阴极阳极铁钉石墨溶液中微粒在阴极得电子，发生还原反应，电极材料是不得电子的，给传导过来的电子的提供存储的场所，本身不参与反应。阴极用金属材料，目的在于增强电解池的导电性能。电解饱和食盐水(氯碱工业)预测：电解饱和食盐水的产物(氯碱工业)实验结论阳极阴极离子分析电极反应产物检验方法总反应Cl-、OH-2e-2Cl-Cl2↑－Na+、H+2e-2H++H2↑2e-[2H2OH2↑

+2OH-]+点燃法检验H2酚酞溶液检验碱性2NaCl+2H2O电解H2↑+2NaOH+Cl2↑湿润淀粉KI试纸检验Cl2思考：能否用该电解池制备Cl2、H2

和NaOH？2NaCl+2H2O电解H2↑+2NaOH+Cl2↑阴极区域阳极区域原因一：Cl2与NaOH反应原因二：H2与Cl2混合易爆炸H2+

Cl22HCl一定条件Cl2+

2OH-

ClO-

+

Cl-

+

H2O不能，原因如下：若能控制溶液中离子的移动，即可解决上述问题思考：如何怎样改进上述装置呢？电解饱和食盐水(氯碱工业)电解饱和食盐水(氯碱工业)离子交换膜离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成的含义能选择性地通过离子，起到平衡电荷，形成闭合回路的作用作用能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应电解饱和食盐水(氯碱工业)电解饱和食盐水(氯碱工业)离子交换膜分类和应用阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过质子交换膜：只允许质子(H+)和水分子通过阳离子交换膜阴离子交换膜质子交换膜H+H+Na+H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡盐水H2O(含少量NaOH)精制饱和NaCl溶液OH-Na+电解饱和食盐水(氯碱工业)电解饱和食盐水(氯碱工业)装置改进Na+H+OH-Cl-阴极阳极阳离子交换膜e-e-电解饱和食盐水(氯碱工业)电解饱和食盐水(氯碱工业)装置改进H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡盐水H2O(含少量NaOH)精制饱和NaCl溶液OH-阳离子交换膜Na+Na+思考：若将饱和氯化钠溶液换成熔融状态下的氯化钠，电极反应如何？Na+Cl-Na+Cl-熔融状态下的氯化钠阳极阴极总反应2Na++2e-＝2Na2Cl-

－2e-＝Cl2

2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑电解工业上制备金属钠e-e-工业上铜的冶炼1．下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是(

)A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C．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反应答案D解析如果阳极是活泼电极，电极本身失去电子，发生氧化反应。2．关于如图所示①②两个装置的叙述正确的是(

)A．装置名称：①是原电池，②是电解池B．硫酸浓度变化：①增大，②减小C．电极反应式：①中阳极：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑，②中正极：Zn－2e－==Zn2＋D．离子移动方向：①中H＋向阴极方向移动，②中H＋向负极方向移动答案B解析①为电解池，电解水，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，硫酸的浓度增大；②为原电池，溶液中的氢离子移向正极，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的浓度减小。3．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是(

)A．该装置可能是原电池，也可能是电解池B．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极C．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸答案B解析铜和盐酸或稀硫酸不能自发地进行氧化还原反应，铜和硝酸能自发地进行氧化还原反应，但生成的气体是氮氧化物而不是氢气，所以该反应只能是电解池反应而不是原电池反应，该装置只能构成电解池不能构成原电池；该电解池中，铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上氢离子得电子发生还原反应，所以该电解池的阳极必须是铜电极，故答案选B。4.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，氯离子浓度不变答案C解析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C项正确。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