《2013高中化学 第四章 第三节电解池精品课件 新人教版选修4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高中化学 第四章 第三节电解池精品课件 新人教版选修4（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三节 电解池,课程标准导航 1.理解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。 3掌握电解原理的有关计算。,自主学习,一、电解原理 1电解的概念 使电流通过_溶液而在阴、阳两极引起_的过程。,电解质,氧化还原反应,2电解池 (1)概念：将_转变为_的装置。,电能,化学能,(2)阳极与阴极 阳极：与电源_相连的电极。 阴极：与电源_相连的电极。 (3)构成条件(如图) _电源； 两个电极； 电解质溶液或熔融电解质； _。,正极,负极,直流,构成闭合回路,(4)工作原理,红色,黄绿色,还原,氧化,结论：电解质溶液的_过程
2、，就是电解质溶液的电解过程。,导电,二、电解原理的应用 1电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气 (1)在NaCl溶液中存在着Na、Cl、H、OH四种离子,且阴、阳离子的放电顺序为: Cl_OH，H _Na。即阴、阳,两极的电极反应分别为： 阳极：2Cl2e=Cl2，发生了_反应。 阴极：2H2e=H2，发生了_反应。,氧化,还原,氯碱工业,2电镀 (1)定义：电镀是应用_原理在某些金属表面镀上一薄层其他_或_的方法。 (2)电镀池的构成,电解,金属,合金,3电解精炼铜,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,自主体验 判断正误 1在电解池中，与外接电源正极相连的电极是阳极。( ) 2用惰性电极电解
3、稀硫酸，实质上是电解水，故溶液pH不变。( ) 3电解任何物质阳极上失电子数与阴极上得电子数相等。( ),4电解精炼铜时，用纯铜作阳极，粗铜作阴极。( ) 5工业上用电解熔融氧化镁的方法制取 Mg。( ) 6用U形管作电解饱和食盐水的实验，通电前在U形管的两端滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。( ) 答案：1. 2. 3. 4. 5. 6.,探究导引1 电解饱和食盐水时阴极区溶液为什么呈碱性？,提示：电解饱和食盐水过程中，因离子放电顺序为HNa，所以H在阴极上得电子而生成H2，破坏了水的电离平衡，促进了水的电离；使阴极区溶液中c(OH)c(H)，所以阴极区溶液呈碱性。,要点归纳 1阳极产
4、物的判断,阴离子放电顺序： 即：活性阳极(金属)无氧酸根离子OH含氧酸根离子。,2阴极产物的判断 与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：,特别提醒,即时应用 1(2012东莞高二检测)用惰性电极电解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段时间阴极和阳极上分别析出的物质分别是 ( ) AH2和Cl2 BCu和Cl2 CH2和O2 DCu和O2,探究导引2电解精炼铜时，CuSO4溶液的浓度如何变化？ 提示：由于阳极上溶解的金属为Fe、Zn、 Ni、Cu等，而在阴极上只有Cu析出，根据电子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所以溶液中CuSO4的浓度
5、逐渐减小。,要点归纳 1盐溶液 放电顺序：,特别提醒 (1)若阴极为H放电，则阴极区c(OH)增大, pH增大;若阳极区OH放电,则阳极区c(H)增大，pH减小;若阴、阳极同时有H、OH放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大 (饱和溶液例外)。,(2)电解质溶液恢复原状的方法：“少什么加什么，少多少加多少，一般加阳极产物与阴极产物的反应物”。,即时应用 2下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶 液，电极均为石墨电极。,(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%,乙
6、中c电极质量增加。据此回答问题： 电源的N端为_极； 电极b上发生的电极反应为_；,列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_ _； 电极c的质量变化是_g；,电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液_； 乙溶液_； 丙溶液_；,(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_ _。,解析：(1)乙中c电极质量增加，说明c处发生的反应为：Cu22e=Cu，c电极应为阴极，则M为负极，N为正极。 甲中放的是NaOH溶液，电解时实质上是电解水，b电极上发生的电极反应为：4OH4e=2H2OO2。而要求算出b电极上产生的气体体积，就必须先根据丙中K2SO4
7、浓度的变化计算出转移电子的数目。,设丙中电解水的质量为x g，由电解前后溶质质量相等可得：10010%(100x) 10.47%，x4.5 g，所以整个反应转移了0.5 mol电子，根据电极方程式可计算出b电极放出的O2为0.125 mol，其体积为2.8 L，c电极上析出的铜为0.25 mol,其质量为16 g。,甲中电解的是水，NaOH浓度增大；乙中水电离出来的OH放电，H浓度增大；丙中电解的也是水，虽然K2SO4浓度变大，但pH不变。 (2)铜全部析出时溶液变为H2SO4溶液，电解仍可以进行。,16 碱性增大，因为电解后，水量减少,溶液中NaOH浓度增加 酸性增大，因为阳极上OH生成O2
8、，溶液中H浓度增加 酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性 (2)能继续进行，因为CuSO4溶液已转变为H2SO4溶液，反应也就变为水的电解反应,(2010高考海南卷改编题)利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( ),A电解时以精铜作阳极 B电解时阳极发生还原反应 C精铜连接电源负极，其电极反应是Cu=Cu22e D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥,【解析】 电解法精炼金属铜时，粗铜作阳极，失去电子逐渐溶解，Cu2得到电子后析出，附着在阴极上，故精铜作阴极；在电解池中，阴极接电源的负极，发生还原反应
9、，阳极接电源的正极,发生氧化反应，A、B、C错误；,越活泼的金属越易失去电子，故比铜活泼的Fe、Zn先失去电子,变成Fe2、Zn2进入溶 液，然后是铜失去电子,变成Cu2进入溶液, 因Ag、Pt等金属不如铜活泼，故在铜溶解后便沉淀在阳极底部成为阳极泥，D正确。 【答案】 D,【规律方法】 分析电解原理应用的主要思 路： 通电前：判断电解质溶液的电离过程(包括电解质和水的电离)及存在的离子。 通电后：判断阴、阳离子的放电顺序及离子的移动方向。 电解结果：分析两极现象、水的电离平衡、离子浓度、溶液酸碱性、pH变化等。,用两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解，当电解液的pH从6.
10、0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是( ) A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg,【解析】 在阳极，水电离出的OH放电，破坏了水的电离平衡，H浓度增大。由题意知：n(H)0.5 L(103106)molL15104mol，阴阳两极得失电子数目相等,阴极析出的银的物质的量等于阳极产生H的物质的量，m(Ag)5104mol108 gmol1103mg/g54 mg。 【答案】 B,【规律方法】 电化学计算的常用方法 (1)根据电子守恒计算 用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是
11、电路上转移的电子数相等。 (2)根据总反应式中的计量关系计算 先写出电极反应式，再写出总反应式或直接,运用总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 (3)根据关系式计算 利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立所需关系式。如4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH。,电解原理的应用 电化学知识既可以结合学科内知识，如化学现象的判断和分析、定量实验的操作要求、氧化还原反应问题的分析等，也可以涉及学,科间知识的综合应用，如联系物理学中有关和电池的连接、阿伏加德罗常数的测定等，还可与生产和生活实际(如金属的腐蚀和防 护)、金属的回收等问题联系。,经典案例 某研究性学习小组的学生为了
12、从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收 Cu，设计了两种方案并进行评价。请回答有关问题： 方案1：向废液中加入过量的铁粉，充分反应后，_。在所得滤渣中加入足量的盐酸,充分反应后，再过滤即得到铜。,方案2：在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH1，用铜和石墨作电极进行电解。当观察到_时，即停止电解，这时要回收的Cu已全部析出。 (1)方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为_，过滤操作时，需要用到的玻璃仪器是_。,(2)方案2在电极上直接回收铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为_ _。,【解析】 方案1是根据铁的还原性比铜强,用铁把铜置换出来，分离固体与液体的混合物时应该用过滤的方法。方案2是利用电解原理，使铜在电解池的阴极析出。氧化性强弱顺序为：Fe3Cu2HFe2，所以电解时在阴极上首先发生的反应是2Fe32e=2Fe2，然后是Cu22e=Cu，,当铜全部析出后即发生反应2H2e= H2，所以当看到阴极上有气体放出时，说明铜已经全部析出，在阳极上首先放电的是Cl，Cl失电子产生氯气，而氯气有毒会污染环境，同时方案2用了电解的方法，成本较高。,【答案】 方案1：过滤 方案2：阴极上有气泡产生 (1)Fe3Cu2HFe2 漏斗、烧杯、玻璃棒 (2)有污染性气体Cl2产生；使用了电解装置,成本较高,
