《2018-2019学年高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第3课时电解池的工作原理课件苏教版选修4》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2018-2019学年高中化学专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化第3课时电解池的工作原理课件苏教版选修4(36页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第3课时 电解池的工作原理,专题1 第二单元 化学能与电能的转化,学习目标定位,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,一、电解原理,1.电解氯化铜溶液实验探究 (1)按图所示装置完成实验,并填写下表。,说明电解质溶液导 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 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。 通电时在电场的作用下,溶液中的离子作 ,即 趋向a极, 趋向b极。 a极电极反应式是_,b极电极反应式是_ _,总反应式是_。 结论:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的 过程。,Cu2、Cl、H、OH,定向运动,Cl、OH,Cu2、
2、H,2Cl2e=Cl2,Cu22e,=Cu,CuCl2 CuCl2,电解,2.电解和电解池 (1)电解:使电流通过 而在两个电极上引起_ _反应的过程。 (2)电解池:在外加电源的作用下,将 转化为 的装置。 (3)电解池的电极名称 阴极:与电源 相连的电极,发生 反应; 阳极:与电源 相连的电极,发生 反应。 (4)电解池的构成条件 具有直流电源;两个电极(阴极、阳极);电解质溶液或熔融电解质;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,(5)电子和离子移动方向 电子:从电源 流向电解池的 ,从电解池的 流向电源的 。 离子:阳离子移向电解池的
3、;阴离子移向电解池的 。,负极,阴极,阳极,正极,阴极,阳极,电解质溶液导电与金属导电的不同 (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。,例1 如下图所示装置中,属于电解池的是,答案,解析,解析 根据电解池的构成条件进行判断:装置A、B、D中无直流电源,装置D中不能形成闭合回路,A、B、D不能形成电解池。,例2 如图是电解氯化铜溶液的装置,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
4、案,解析 由图示电流方向可知, a是电源正极,b是电源负极;则c是电解池的阳极,电极反应为2Cl2e=Cl2,溶液中氯离子不断减少;d是电解池的阴极,电极反应为Cu22e=Cu,d电极质量不断增加。,解析,电解池阴极和阳极的判断依据,方法点拨,二、酸、碱、盐溶液的电解规律,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:AgCu2HPb2Fe2Zn2 (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溶入溶液中。其放电顺序:活泼金属阳极S2IClOH含氧酸根。,2.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性
5、电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液,请填写下表:,4OH4e,=O22H2O,4H4e,=2H2,H2O,减小,增大,不变,H2O,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2Cl2e=Cl2,Cu22e=Cu,HCl,增大,HCl,CuCl2,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,NaCl、 H2O,增大,HCl,CuCl2,4OH4e,=O22H2O,2Cu24e,=2Cu,CuSO4、 H2O,减小,CuO,或CuCO3,分析电解问题的基本方法思路 (1)确定电解池的阴、阳两极,判断阳极是惰性电极还是活泼电极。 (2)分析通电前溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H和OH)。 (3)通
6、电后阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,判断两极上的放电顺序。 (4)确定电极产物,书写电极反应式(注意遵循原子守恒和电荷守恒)。 (5)分析电解时的相关变化,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH变化等。,例3 判断正误(正确的打“”,错误的打“”) (1)用石墨作阳极、铁作阴极分别电解稀硫酸和硫酸钠溶液时,它们阴极和阳极的产物都相同( ) (2)用石墨作电极电解氯化钠和硫酸铜的混合液,最初一段时间阴极和阳极析出的物质分别是铜和氯气( ) (3)用石墨作电极电解熔融氯化钠的阴极反应式为Nae=Na( ) (4)用石墨作阴极、铜作阳极电解硫酸铜溶液的阳极反应式为4OH4e=O22H2O
7、 ( ),(5)用石墨作电极电解硝酸银溶液的离子方程式为4Ag2H2O 4Ag4HO2 ( ) (6)铜作阳极电解盐酸的化学方程式为Cu2HCl CuCl2H2 ( ),易错警示,判断电极产物注意事项 (1)先看阳极材料,若为活性电极,则阳极材料被溶解;若为惰性电极,则根据阴离子的放电顺序判断谁先放电,且注意溶液中OH的存在。 (2)不论阴极是什么材料,都按照阳离子放电顺序判断谁先放电,并注意溶液中H的存在。 (3)注意电解物质的状态,是电解质溶液还是熔融电解质。,例4 用石墨作电极,电解碘化钾溶液(含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是 A.阴极附近溶液呈红色 B.阴极逸出气体 C.阳极附近
8、溶液呈蓝色 D.溶液的pH减小,解析 用石墨作电极,电解碘化钾溶液类似于电解氯化钠溶液,阳极反应式为2I2e=I2,阳极附近溶液变蓝色;阴极反应式为2H2e=H2,阴极有氢气逸出,附近溶液氢氧根浓度增大呈碱性,溶液变红色。,答案,解析,例5 用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内物质),能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A.AgNO3AgNO3 B.NaOHH2O C.NaClNaCl D.CuSO4Cu(OH)2,答案,解析,解析 选项A,电解硝酸银溶液时,氢氧根离子和银离子分别在阳极和阴极放电,要使其复原,需加入适量的氧化银; 选项B,电解氢氧化钠溶液时,氢氧
9、根离子和氢离子分别在阳极和阴极放电,要使其复原,需加入适量的水; 选项C,电解氯化钠溶液时,氯离子和氢离子分别在阳极和阴极放电,要使其复原,需通入适量的氯化氢; 选项D,电解硫酸铜溶液时,氢氧根离子和铜离子分别在阳极和阴极放电,要使其复原,需加入适量的氧化铜。,方法点拨,电解后要使电解质溶液复原,须加入适量的某物质,该物质一般是阳极产物和阴极产物的化合物。即“出来什么、加入什么”。,学习小结,达标检测,1,2,3,4,5,6,1.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变成化学能的装置 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,
10、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,1,2,3,4,5,6,2.在某电解质溶液里,用M和N作电极,通电一段时间后,发现M极质量减小,N极质量增大,符合这一情况的是 A.电解质溶液是稀硫酸 B.金属M是阳极,金属N是阴极 C.M和N是石墨电极 D.M是阴极,N是阳极,解析 由题意可知,M极溶解,发生氧化反应,为阳极;N极质量增加,有金属单质在N极上析出,发生还原反应,为阴极;电解质溶液为盐溶液,M为金属电极。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,3.用石墨作电极电解氯化铜溶液,下列说法正确的是 A.在阳极上析出金属铜 B.在阴极上析出金属铜 C.在阴
11、极上产生有刺激性气味的气体 D.阳极上发生还原反应,解析 根据电解原理,阳极发生氧化反应:2Cl2e=Cl2,阳极上放出有刺激性气味的氯气;阴极发生还原反应:Cu22e=Cu。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,4.(2017杭州高二调研)用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为31的硫酸铜和氯化钠的混合溶液,不可能发生的反应有 A.2Cu22H2O 2Cu4HO2 B.Cu22Cl CuCl2 C.2Cl2H2O 2OHH2Cl2 D.2H2O 2H2O2,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析 设混合溶液的体积为4 L,溶液中硫酸铜和氯化钠的物质的量分别为3 mol和1 mol,根据转
12、移电子守恒,第一阶段:阳极上氯离子放电,阴极上铜离子放电,电解的方程式是Cu22Cl CuCl2,氯离子完全反应时,剩余铜离子2.5 mol;第二阶段:阳极上氢氧根离子放电,阴极上铜离子放电,电解的方程式是2Cu22H2O 2Cu4HO2;第三阶段:阳极上氢氧根离子放电,阴极上氢离子放电,电解的方程式是2H2O 2H2O2。,1,2,3,4,5,6,5.用石墨作阳极、铁棒作阴极电解熔融的氯化钠,下列说法正确的是 A.石墨电极周围有大量的钠离子 B.铁棒质量增加 C.电子通过熔融电解质流向铁棒 D.阴极发生氧化反应,解析 氯离子移向阳极,发生氧化反应:2Cl2e=Cl2;钠离子移向阴极,发生还原
13、反应:2Na2e=2Na。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,6.用石墨作电极,在Na、Cu2、Cl、 等离子中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式: (1)当阴极放出H2,阳极放出O2时,电解质是_。,解析 惰性电极电解电解质溶液的类型有电解水型、电解电解质型、放氢气生碱型和放氧气生酸型。再根据阴、阳离子在电极的放电顺序判断。 阴极有H2生成,阳极有O2生成,实质为电解水,故电解质是活泼金属的含氧酸盐,即Na2SO4。,答案,解析,Na2SO4,1,2,3,4,5,6,(2)当阴极析出金属,阳极放出O2时,电解质是_。,解析 实质为放氧气生酸型,即电解质为不活泼金属的含氧酸盐,即CuSO4。,答案,解析,(3)当阴极放出H2,阳极放出Cl2时,电解质是_。,解析 实质为放氢气生碱型,即电解质为活泼金属的无氧酸盐,即NaCl。,CuSO4,NaCl,1,2,3,4,5,6,(4)通过电子的物质的量与阴极析出的金属的物质的量、阳极放出的气体的物质的量之比为421时,电解质是_。,解析 由阳极生成气体和转移电子的物质的量之比为14,知阳极产生气体为O2,1 mol O2转移4 mol e,金属与电子的物质的量之比为12,故金属为2价,即Cu2,即为CuSO4。,答案,解析,CuSO4,本课结束,