电解原理及应用课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章第二节电解池

选择性必修1第一课时电解原理1.知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物；2.能说出电解、电解池及形成条件；3.能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式；4.明确原电池与电解池的区别和联系。

学习

目标电解池：把电能转变为化学能的装置。知识回顾原电池：把化学能变为电能转的装置。引入新课一、电解原理实验4-2在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液中，插入两根石墨棒作电极材料，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形管内的现象与试纸颜色的变化。CuCl2溶液石墨棒石墨棒一、电解原理图4-9氯化铜溶液的电解装置示意图现象：阴极（负极相连）石墨棒上有一层红色的固体析出；阳极（正极相连）石墨棒上有气泡产生，有刺激性气味，湿润的KI-淀粉试纸变蓝实验表明：电解CuCl2

溶液生成了Cu和Cl2CuCl2

溶液在直流电的作用下为什么会生成单质Cu和Cl2呢？实验分析①通电前后，电解质溶液中中有哪些离子，如何运动？通电前：氯化铜溶液中存在的离子有Cu2＋、Cl－、H＋、OH－，通电前这些离子在溶液中作无规则运动。

②通电时：实验分析在电场的作用下，溶液中的离子作定向运动，即Cl－、OH－向阳极（与直流电源正极相连的石墨棒）迁移，Cu2＋、H＋向阴极（与直流电源负极相连的石墨棒）迁移。一、电解原理阳极：阴极：2Cl－

－

2e－

=Cl2↑（氧化反应）Cu2+

＋2e－

=Cu（还原反应）总反应式：CuCl2======Cu+Cl2↑电解放电：阴、阳离子到达电极，就失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程。Cl-＞OH-Cu2+＞H+放电顺序：放电顺序：思考与讨论结合上述内容，绘制反应电解池工作原理的示意图，包括以下内容1.注明电解池的组成2.注明氧化反应和还原反应发生的区域3.表明电子的运动方向和阴阳离子的迁移方向生成Cl2e-生成Cu阳极阴极Cu2+→→Cu2+←←

Cl-

Cl-e-阴极：Cu2+得到电子变成Cu，发生还原反应阳极：Cl-失去电子变成Cl2，发生氧化反应阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。1.电解：2.电解池(槽):(1)外加直流电源(2)有两个电极：(3)电解质溶液或熔化的电解质把电能转化为化学能的装置.4.构成条件:3.放电:离子在电极上得、失电子，发生氧化还原的过程。一、电解原理(4)形成闭合回路

与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极还原反应氧化反应阴极阳极

阳极→阴极（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）5.电子流向：阳离子移向阴极,阴离子移向阳极.7.电极种类：6.离子移动方向:惰性(铂、金、石墨)：活性(除铂、金外的金属)：导电、参与电极反应阴极:一般只导电,不参与反应阳极:仅导电,不参与反应8.电解质离子放电顺序（阴阳极为惰性电极）①阴极：溶液中的阳离子得电子，发生还原反应。Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+得到电子，由易到难②阳极：溶液中的阴离子失电子，发生氧化反应。活性电极>S2->I->Fe2+>Br->Cl->OH->含氧酸根（SO42-、NO3-、CO32-）>F-失去电子，由易到难若金属做阳极，则金属（金、铂除外）优先失电子，不是溶液中的阴离子失电子阴极最常用的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋阳极常见放电顺序：活性电极>Cl->OH-

1.判断阴、阳极方法：2.分析电解质溶液中的全部离子并分为阴、阳两组提示:不要忘记水溶液中的H+和OH-,

不要把H+、OH-误加到熔融电解质中。二、电解反应方程式书写的方法分析3.阴、阳两极的放电顺序(1)阴极(与电极材料无关)：电极只导电，溶液中的阳离子放电阴极最常用的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋常见的阴极产物有Ag、Cu、H2Ag++e-=AgCu2++2e-=Cu2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-

Fe3++e-=Fe2+(2)阳极(与电极材料有关):①活性电极：

Fe、Cu、Ag

电极直接失去电子

反应式：M-ne-=Mn+Fe-2e-=Fe2+Cu-2e-=Cu2+Ag-e-=Ag+②惰性电极：

Pt、石墨

溶液中的阴离子放电

阳极常见放电顺序：活性电极>Cl->OH-

2Cl--2e-=Cl24OH--4e-

=2H2O+O2↑

或

2H2O-4e-=4H++O2↑4.分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。5.最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。书写反应的总离子方程式时,要注意:若参与电极反应的H+(或OH-)是由水电离出来的,用水的分子式表示。总结：看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应注意：①若H+、OH－由水电离，则总反应中需将其变成H2O②所有总反应的条件均为电解练一练写出用铜做电极电解H2SO4溶液的电极反应式阳极：阴极：Cu

-2e–

＝Cu2+

2H++2e–

＝H2↑总：Cu+2H+===Cu2+

+

H2↑电解电解Cu+2H2SO4===CuSO4

+

H2↑借助电解，可以使非自发的氧化还原反应进行练一练1.用惰性电极电解NaOH溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。2.用惰性电极电解H2SO4溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。4H++4e–

＝2H2↑电解水型4OH--4e-=O2↑+2H2O4H++4e-=2H2↑4OH--4e-=O2↑+2H2O练一练3.用惰性电极电解HCl溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。4.用惰性电极电解CuCl2溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。电解电解质型2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=

Cl2↑Cu2++2e-=

Cu练一练5.用惰性电极电解NaCl溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。2Cl－－2e－==Cl2↑或2H2O＋2e－==H2↑＋2OH－6.用惰性电极电解CuSO4溶液阳极：______________________________________；阴极：______________________________________。或2H2O-4e–＝

O2

↑+4H+放氢生碱型放氧生酸型2Cu2++4e-=2Cu4OH--4e-

=

O2↑+2H2O2H++2e-=

H2↑电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例阳极：阴极：

阳极：阴极：

阳极：阴极：含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl减小增大不变H2O增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2减少CuCl26.电解规律（惰性电极）4OH--4e-=O2↑+2H2O4H++4e-=2H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=

Cl2↑Cu2++2e-=

Cu电解水型电解电解质本身型电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例

阳极:阴极:

阳极:阴极:活泼金属的无氧酸盐NaCl增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4减小CuO6.电解规律（惰性电极）放氢生碱型放氧生酸酸型2Cl--2e-=

Cl2↑2H++2e-=

H2↑4OH--4e-

=

O2↑+2H2O2Cu2++4e-=2Cu1.右图中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极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A课后练习

2.根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是()ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2OB3.用惰性电极分别电解下列各物质的水溶液，一段时间后，向剩余电解质溶液中加入适量相应的溶质能使溶液恢复到电解前浓度的是（）A．AgNO3 B．Na2SO4

C．CuCl2 D．KClC第四章第二节电解池

选择性必修1第二课时电解原理的应用

学习

目标1.通过对电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化2.建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用氯气和烧碱是重要的化工原料。Cl2NaOH阳极：2Cl--2e－=Cl2↑阴极：2H2O+2e－=H2↑

+2OH－1.试写出用惰性电极电解饱和NaCl溶液电极反应式和总反应方程式2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解【知识回顾】【思考】根据电解原理，分析使用惰性电极电解食盐水时，如何制得氯气和烧碱？请画出装置示意图。惰性电极电解食盐水实验：电解饱和食盐水现象：阴极：阳极：阴极：2H2O+2e-

＝

H2↑＋2OH-－阳极：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2

↑

＋H2

↑有气泡产生，滴加酚酞溶液变红产生使湿润淀粉－KI溶液变蓝的气体2Cl--2e-=Cl2↑总反应：问题（1）若工业上采用上图的装置制备NaOH、H2、Cl2，存在何种不足之处？（2）如何解决这个问题？电解原理的应用1.氯碱工业:工业上利用电解饱和食盐水制氯气和烧碱。(1)Cl2接触NaOH溶液会反应,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O使产品不纯

(2)生成物H2和Cl2混合,遇火或遇强光爆炸.问题：－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室氯碱工业:离子交换膜法制烧碱阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。电解原理的应用氯碱工业:离子交换膜法制烧碱（1）生产设备名称：（2）阳离子交换膜的作用：离子交换膜电解槽阴极：碳钢

阳极：钛①只允许阳离子通过(Cl－、OH－离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室.②防止氢气和氯气混合而引起爆炸；③避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。氯碱车间H+Na+OH-离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图(3)阴极室加入的水中含有少量NaOH的原因增强导电性电解饱和食盐水液碱湿氢气湿氯气NaOH含氯漂白剂Cl2H2HCl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盐酸有机合成金属冶炼图4－1氯碱工业产品及其应用交换膜的分类及应用铜导线黄铜矿（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质）?精炼电解原理的应用2.铜的电解精炼粗铜：含杂质(ZnFeNiAgAu等)阳极：

Zn－2e-＝Zn2+Fe－2e-

＝Fe2+Ni

－2e-＝Ni2+Cu－2e-＝Cu2+ZnFeNiCuAgAuCu2++2e-

＝Cu阳极泥阴极:

纯铜粗铜问题：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？减小电解精炼铜电镀与生产生活电解原理的应用思考交流如果想在铁制品上镀上铜，该如何设计实验？电极反应：阳极：Cu-2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-＝Cu铁片铜片硫酸铜溶液阴极：电镀铜阳极：溶液中CuSO4的浓度保持不变现象：阴极(Fe)：阳极(Cu)：覆盖红色物质不断溶解Cu2++2e-＝CuCu－2e-＝Cu2+还原反应氧化反应想一想：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。3.电镀：①电极：②电镀液：阳极——镀层金属阴极——待镀金属或镀件

含有镀层金属离子的电解质溶液③电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变+镀件镀层金属－含镀层金属离子的盐溶液4.电冶金：（1）冶炼钠：阴极：2Na++2e-=2Na阳极：2Cl--2e-=Cl2↑通电总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑原理:阴极：(2)冶炼铝:通电总反应：2Al2O3

(熔融)4Al+3O2↑Na3AlF6

原理:阳极：4Al3++12e-=4Al6O2--12e-=3O2↑（活泼金属的制备）K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag电解法热还原法热分解法练一练：写出电解熔融的下列物质

的电极反应及总的反应方程式KClCaCl2MgCl2电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解精炼池电镀池定义形成条件电极名称电极反应将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源②电极插人电解质溶液③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阴极：镀件阳极：氧化反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极：不纯金属；阴极：纯金属阳极：氧化反应阴极：还原反应电解池原电池电极名称___极（与电源负极相连）____极（与电源正极相连）___极（电子流出的极）___极（电子流入的极）外电路电子流_____流___流___流___内电路离子________移向________移向_______移向_______移向电极反应(氧化、还原反应)____反应____反应____反应____反应能量转化____能转化为____能____能转化为__