化学第三节电解池省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

第四章电化学基础第三节电解池1/40〖复习回顾〗原电池：将化学能转变为电能装置。想一想：组成原电池条件是什么?ZnCuCuCl2溶液e－e－⑴两个活性不一样电极⑵电解质溶液(普通与活泼性强电极能发生氧化还原反应)⑶形成闭合回路(4)自发进行氧化还原反应2/40〖复习回顾〗原电池：将化学能转变为电能装置。原电池电极怎样判断?ZnCuCuCl2溶液e－e－负极正极较活泼金属较不活泼金属或非金属电子流出电子流入氧化反应还原反应3/40联想*质疑

G

ZnCuCCCuCl2溶液负极：正极：电池总反应：CuCl2溶液〖复习回顾〗写一写：原电池电极反应式?Zn–2e-=Zn2+Cu2+＋2e-=CuZn+Cu2+=Zn2++Cu4/40

CuCl2溶液在电流作用下发生了化学改变，分解生成了Cu和Cl2。一、电解原理试验4-2：用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液阴极阳极氯气铜CuCl2溶液

有气泡，气体有刺激性气味，并能使湿润KI-淀粉试纸变蓝

碳棒上有一层红色物质析出现象：阴极：

阳极：——铜——Cl2

结论：5/40电解氯化铜溶液微观模拟试验分析：6/40一、电解原理1、电解：

使电流经过电解质溶液而在阴、阳两极引发氧化还原反应过程。2、电解池（电解槽）：把电能转化为化学能装置。注意：（1）直流电源。（2）熔融态电解质也能被电解。（3）电解是不可逆。【思索1】电解池两极是怎样确定？7/40３、两个电极及电极反应阴极：与电源负极相连——电子流入——还原反应阳极：与电源正极相连——电子流出——氧化反应⑴、两个电极确实定及电极反应e－e－CCCuCl2溶液阴极阳极8/40⑵、两个电极类型：惰性电极(铂、金、石墨)：——仅仅导电，不参加反应活性电极(除铂、金外金属)：——既能够导电、又能够参加电极反应惰性电极与活性电极【思索2】形成电解池条件是什么？CuCuCuCl2溶液阴极阳极CCCuCl2溶液阴极阳极9/404、形成电解池条件e－e－CCCuCl2溶液⑴与电源相连两个电极⑵电解质溶液或熔融电解质⑶形成闭合回路阴极阳极【思索3】在电解过程中，电子、离子是怎样形成闭合回路？10/405、电子流向:

电子从外加电源负极流出，流到电解池阴极，再从阳极流回电源正极。（注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）6、离子定向移动方向:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。【思索4】电解质溶液导电实质是什么？e－e－CCCuCl2溶液阴极阳极【思索5】怎样书写电极反应方程式和总方程式？11/40通式：阴极：氧化剂＋ne-=还原产物阳极：还原剂－ne-=氧化产物总电解反应式：阴阳极反应式相加所得式子（考虑电子守恒）7、电极反应式书写：e－e－CCCuCl2溶液阴极阳极阴极：Cu2++2e-＝Cu还原反应阳极：2Cl--2e-＝Cl2↑氧化反应总反应式：

CuCl2Cu+Cl2↑电解12/40加CuCl2溶液变小【思索6】电解后氯化铜浓度怎样改变？【思索7】若要使电解质溶液复原，怎么办？【思索8】什么叫放电？阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫放电。【思索9】为何Cu2+、Cl-放电，而不是H+和OH-？阴离子放电：与阴离子还原性相对强弱相关阳离子放电：与阳离子氧化性相对强弱相关【思索10】阴阳离子放电次序是什么？13/408、离子放电次序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(H+浓度较大时）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（浓度较小时）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

不论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应，发生反应是溶液中阳离子。阴极:

①活性材料作电极时：活性电极失去电子。

②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根离子）>F-阳极：阴离子还原性次序是：阳离子氧化性次序是：14/40【思索11】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2＋和Cl－放电基本完成后，电解过程是否也就停顿了呢？原溶液变为纯水，实际上是电解水过程，所以：阴极：4H++4e—=2H2↑阳极：4OH—－4e—=2H2O+O2↑总反应：2H2O=2H2↑+O2↑【思索12】在电解氯化铜溶液装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又怎样呢？写出电极反应。电解15/40阴极：2H++2e—=H2↑阳极：2Cl—－2e—=Cl2↑总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑【思索13】氯化钠溶液换成熔融氯化钠，其结果又怎样呢？写出电极反应。电解16/40阴极：2Na++2e-=2Na

（还原反应）阳极：2Cl--2e-=Cl2↑

（氧化反应）总式：

2NaCl2Na+Cl2↑电解阴极阳极氯气钠熔融NaCl【思索14】分析电解反应（用惰性电极时）普通思绪是什么？17/40小结1：分析电解反应(用惰性电极时)普通思绪：明确溶液中存在哪些离子依据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应离子先后，最终分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子【思索15】电解与电离有哪些异同呢？

18/40阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如：CuCl2==Cu+Cl2↑电离电解条件过程特点联络通电电解质溶于水或受热融化状态

电解质电离后，再通直流电电解质电离成为自由移动离子。例：CuCl2=Cu2++2Cl-只产生自由移动离子

发生氧化还原反应生成了新物质

电解必须建立在电离基础上【思索16】电解池与原电池有哪些异同呢？

小结2：电解与电离比较：19/40【思索17】电解池有什么规律？电解池能量转换离子迁移方向发生氧化反应电极

发生还原反应电极反应能否自发

电能转化为化学能阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移原电池化学能转化为电能负极正极阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移相同点(从原理分析)都是氧化还原反应小结3：原电池与电解池比较:不自发自发20/40小结4：电解规律（惰性电极）阴极阳极氯气铜实例电极反应

浓度PH值复原CuCl2

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu减小增大CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑电解21/40阳极阴极氧气氢气实例电极反应

浓度PH值复原Na2SO4

实例电极反应

浓度PH值复原Na2SO4

阳极:4OH--4e-=2H2O+O2

↑阴极:

4H++4e-=2H2↑变大不变

加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑

+O2↑电解22/40阳极阴极氯气氢气实例电极反应

浓度PH值复原NaCl

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解减小增大

加HClNaCl溶液23/40实例电极反应浓度PH值复原CuSO4阳极阴极氧气铜阳极:4OH--4e-=2H2O+O2

↑阴极：Cu2++2e-=

Cu减小减小

加CuOCuSO4溶液

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4电解24/40

电解质溶液用惰性电极电解示例：电解类型举例电极反应溶液PH改变溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解

仅溶质电解

溶质和溶剂都电解

含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O减小增大不变H2O阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属无氧酸盐CuCl2阳极:2Cl-－

2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=

Cu增大CuCl2活泼金属无氧酸盐NaCl阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属含氧酸盐CuSO4阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O阴极:2Cu2++4e-=

2Cu减小CuO放氢生碱放氧生酸25/40巩固练习1、电极反应方程式及电解总反应方程式书写(惰性电极，溶液)：H2SO4 HCl NaOHK2SO4 CuCl2 CuSO4NaCl KMnO42、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl混合溶液时，阴极析出物质是_____；阳极产物是_____。3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，阳极产物是____；阴极产物是____。26/40练习4、试写出以下装置中所发生电极反应方程式。石墨石墨粗铜纯铜纯铜铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A)(B)(C)27/40二、电解原理应用1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气工业）阳极：2Cl-－2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑食盐水中存在离子：Na+、Cl-、H+、OH-离子放电次序：阳离子H+

＞Na+

阴离子Cl-

＞OH-电极反应：H+Na+Cl-OH-阴极阳极

氧化反应

还原反应28/40－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少许NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室29/40泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、引入Ba2+

Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降除泥沙略过量BaCl2溶液除SO42-略过量Na2CO3溶液除Ca2+.

Ba2+

略过量NaOH溶液除Fe3+,

Mg2+

适量HCl溶液调整PH除CO32-、OH-30/40含氯漂白剂有机合成、造纸玻璃、肥皂纺织、印染有机合成氯化物合成农药金属冶炼有机合成HCl盐酸电解饱和食盐水以氯碱工业为基础化工生产H2NaOH湿氯气湿氢气液碱Cl231/40二、电解原理应用2、电镀（在一些金属表面镀上一薄层其它金属或合金方法）电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属离子电解质阳极：镀层金属（纯铜板）阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属电解质（硫酸铜溶液）电镀铜阳极降低质量等于阴极增加质量。32/403、粗铜电解精炼+纯铜粗铜－CuSO4溶液问:电解完后,CuSO4溶液浓度有何改变？阳极：Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-

=Fe2+Ni

-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+

ZnFeNiCuAgAu阴极:Cu2++2e-=Cu阳极泥33/40电解精炼铜34/40电解精炼铜原理：①粗铜溶解与纯铜生成：阳极（粗铜）：Cu－2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu②比铜活泼金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；③比铜不活泼金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；④电解质溶液中CuSO4浓度减小。阳极降低质量不等