《高中化学 第四章 电化学基础 第三节《电解池》1课件 新人教版选修4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 第四章 电化学基础 第三节《电解池》1课件 新人教版选修4.ppt（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章第四章 电化学基础电化学基础第三节第三节电解池电解池1复习回顾复习回顾原电池：将化学能转变为电能的装置。原电池：将化学能转变为电能的装置。想一想：构成原电想一想：构成原电池的条件是什么池的条件是什么?ZnCuCuCl2溶液溶液ee两个活性不同的电极两个活性不同的电极电解质溶液电解质溶液(一般与活泼性强一般与活泼性强的电极能发生氧化还原反应的电极能发生氧化还原反应)形成闭合回路形成闭合回路(4)(4)自发进行的氧化还原反应自发进行的氧化还原反应2复习回顾复习回顾原电池：将化学能转变为电能的装置。原电池：将化学能转变为电能的装置。问一问：原电池的问一问：原电池的电极如何判断电极如何判断?Zn
2、CuCuCl2溶液溶液ee负极负极正极正极较活泼金较活泼金属属较不活泼金属较不活泼金属或非金属或非金属电子流出电子流出电子流入电子流入氧化反应氧化反应还原反应还原反应3联想联想*质疑质疑GZnCuCCCuCl2溶液溶液负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：CuCl2溶液溶液如果把两根石墨棒作电极插入如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2溶液中，外接直流电源，溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？这还是原电池装置吗？复习回顾复习回顾写一写：原电池的写一写：原电池的电极反应式电极反应式?Zn2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu4CuCl2溶液在电流的作用下发
3、生了溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了化学变化，分解生成了Cu和和Cl2一、电解原理一、电解原理（以电解氯化铜为例）（以电解氯化铜为例）实验实验4-2：用惰性用惰性(石墨石墨)电极电解氯化铜溶液电极电解氯化铜溶液阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液有气泡，气体有刺有气泡，气体有刺激性气味，并能使激性气味，并能使湿润的湿润的KI-淀淀粉试纸变蓝粉试纸变蓝碳棒上有一层红色碳棒上有一层红色的物质析出的物质析出现象：现象：阴极：阴极：阳极：阳极：铜铜Cl2结论：结论：5电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟实验分析：实验分析：6第三节第三节电解池电解池一、电解原理一、电解原理
4、1、电解：、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。阳两极引起氧化还原反应的过程。2、电解池（、电解池（电解槽电解槽）：）：把电能转化为化学能的装置把电能转化为化学能的装置注意：注意：电流必须是电流必须是直流直流而不是交流。而不是交流。 熔融态熔融态的电解质也能被电解。的电解质也能被电解。【思考思考1 1】电解池的两极是怎样确定的？电解池的两极是怎样确定的？ 7、两个电极及电极反应、两个电极及电极反应、两个电极的确定及电极反应、两个电极的确定及电极反应eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极阳极阳极：连电源连电源正极正极电子电子流出流出氧化
5、氧化反应反应阴极阴极：连电源连电源负极负极电子电子流进流进还原还原反应反应8、两个电极的类型：、两个电极的类型：惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应活性电极活性电极(除铂、金外的金属除铂、金外的金属)：既可以导电、又可以参与电极反应既可以导电、又可以参与电极反应惰性电极与活性电极惰性电极与活性电极【思考思考2 2】形成电解池的条件是什么？形成电解池的条件是什么？ CuCuCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极CCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极94、形成电解池的条件、形成电解池的条件eeCCCuCl2溶液溶液与电源相连的两个电极与电源相连的两个电
6、极电解质溶液或熔化的电解质溶液或熔化的电解质电解质形成闭合回路形成闭合回路阴极阴极阳极阳极【思考思考3 3】在电解过程中，电子、离子在电解过程中，电子、离子是如何形成闭合回路的？是如何形成闭合回路的？ 10电子的流向电子的流向: : 电子从外加电源电子从外加电源的的负极负极流出，流到电解池的流出，流到电解池的阴极阴极，再从，再从阳极阳极流回电源流回电源正正极极。（注意：电子只在外电（注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中路定向移动，不能从溶液中移动）移动）离子定向移动的方向离子定向移动的方向: :阳离子阳离子向向阴极阴极移动移动, , 阴离子阴离子向向阳极阳极移动。移动。【思考思考4 4】
7、电解质溶液导电的实质是什么？电解质溶液导电的实质是什么？ eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极115、电解质溶液导电的、电解质溶液导电的实质实质 对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子电子从电源的从电源的负极负极沿导线流入电解池的沿导线流入电解池的阴极阴极，电解质的，电解质的阳阳离子离子移向移向阴极阴极得电子发生得电子发生还原反应还原反应；电解质的；电解质的阴离子阴离子移向移向阳极阳极失去电子（有的是组成失去电子（有的是组成阳极的金属原子阳极的金属原子失去失去电子）发生电子）发生氧化反应氧化反应，电子电子从电解池的从电解池的阳极流出阳极流出，并，
8、并沿导线流回沿导线流回电源的正极电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的融态电解质）的导电过程导电过程，就是电解质溶液（或熔融，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的态电解质）的电解过程。电解过程。【思考思考5 5】如何书写电极反应方程式和总方程式？如何书写电极反应方程式和总方程式？12通式：通式：阴极：阴极：氧化氧化剂ne-=还原原产物物阳极：阳极：还原原剂ne-=氧化氧化产物物
9、总电解反解反应式：阴阳极反式：阴阳极反应式相加所得的式子式相加所得的式子（考考虑电子守恒子守恒）、电极反极反应式的式的书写：写：（以（以电解解CuCl2为例）例）eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极阳离子移向阴极放电，阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阴离子移向阳极放电阴极阴极：Cu2+2e-Cu还原反应还原反应阳极阳极：2Cl-2e-Cl2氧化反氧化反应总反应式：总反应式：CuCl2Cu+Cl2电解电解13加加CuCl2变小变小【思考思考6 6】电解后氯化铜的浓度如何变化？电解后氯化铜的浓度如何变化？【思考思考7 7】若要使电解质溶液复原，怎么办？若要使电解质溶液复原，怎么办？【思
10、考思考8 8】什么叫放电？什么叫放电？阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。【思考思考9】为什么为什么Cu2+、Cl-放电，而不是放电，而不是H+和和OH-？阴离子放电：阴离子放电：阴离子放电：阴离子放电：与阴离子的还原性的相对强弱有关与阴离子的还原性的相对强弱有关与阴离子的还原性的相对强弱有关与阴离子的还原性的相对强弱有关阳离子放电：阳离子放电：阳离子放电：阳离子放电：与阳离子的氧化性的相对强弱有关与阳离子的氧化性的相对强弱有关与阳离子的氧化性的相对强弱有
11、关与阳离子的氧化性的相对强弱有关【思考思考1010】阴阳离子的放电顺序是什么？阴阳离子的放电顺序是什么？14、离子放电顺序：、离子放电顺序：AgAg+ + FeFe3+3+ CuCu2+2+ H H+ +PbPb2+2+SnSn2+2+ FeFe2+2+ ZnZn2 2+ + ( (H+) ) Al Al3+3+MgMg2+2+NaNa+ +CaCa2+2+KK+ +注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，c(Hc(Hc(Hc(H+ + + +) )
12、) )较大时按较大时按较大时按较大时按HH+ +， c(Hc(Hc(Hc(H+ + + +) ) ) ) 很小时按（很小时按（很小时按（很小时按（HH+ +） 无论是惰性电极还是活性电极都不参无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子阳离子在阴极上放电顺序是：在阴极上放电顺序是：阴极阴极: :15、离子放电顺序：、离子放电顺序：活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属金属在阳极失在阳极失电子电子被氧化被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。容易在电极上放电。 用惰性电极用惰性电极(P
13、t(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等) )时：时：溶液中溶液中阴离子阴离子的放电顺序是：的放电顺序是：S2-SO32-I-Br-Cl-OHNO3-SO42-(等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）F-阳极：阳极：16【思考思考1111】电解氯化铜溶液时，溶液中电解氯化铜溶液时，溶液中CuCu2 2和和ClCl放放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？ 溶液中溶液中Cu2+和和Cl放电完毕后，原溶液变放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在为纯水，此时，在纯水中存在H+和和OH，H+在阴极放电，在阴极放电，OH在阳极放电，实际上是电在阳极放电，实际
14、上是电解水的过程，所以：解水的过程，所以：阴极：阴极：4H+4e=2H2阳极：阳极：4OH4e=2H2O+O2总反应：总反应：2H2O=2H2+O2电解电解17（1）溶液中所含阳离子：）溶液中所含阳离子：H+、Na+，放电顺序：放电顺序：H+Na+阴阴极：极：2H+2e=H2（2）溶液中所含阴离子：）溶液中所含阴离子：OH、Cl，放电顺序：放电顺序：ClOH阳阳极：极：2Cl2e=Cl2总反应：总反应：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解【思考思考1212】在电解氯化铜溶液的装置中，若把在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电电解质换成氯化钠，其
15、结果又如何呢？写出电极反应。极反应。18熔融的氯化钠中有熔融的氯化钠中有Na+和和Cl，Na+在在阴极放电生成金属钠，阴极放电生成金属钠，Cl在阳极放电生在阳极放电生成氯气。成氯气。阴极阴极：2Na+2e-=2Na（氧化反应）（氧化反应）阳极阳极：2Cl-2e-=Cl2（还原反应）（还原反应）总式：总式：2NaCl2Na+Cl2电解阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl【思考思考1313】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。其结果又如何呢？写出电极反应。198：电解规律电解规律实例实例1电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuCl2
16、阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小增增大大CuCl2CuCl2Cu+Cl2电解阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液（1）电解电解质型）电解电解质型20阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例2电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极阴极:4H+4e-=2H2变大变大不不变变加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O2H2+O2电解电解8：电解规律电解规律（2）电解水型）电解水型21阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例3电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原NaCl阳极阳极:2Cl-2e
17、-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解减小减小增增大大加加HClNaCl溶液溶液8：电解规律电解规律（3）放氢生碱型）放氢生碱型22实例实例4电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：Cu2+2e-= Cu减小减小减小减小加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解8：电解规律电解规律（4）放氧生酸型）放氧生酸型23电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结水溶液中的离子所在区域：水溶液中的离子所在区域：与与区：电解本
18、身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl等等与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3等等与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl、KI等等与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH等等AgAg+ +FeFe3+3+CuCu2+2+ HH+ + PbPb2+2+SnSn2+2+NaNa+ +CaCa2+2+KK+ +S S 2-2-SOSO3 32-2-II - -BrBr - -ClCl - - OHOH NONO33- -SOSO4 42-2-( (等含氧酸根离子等含氧酸根离子等含氧酸根离子等含氧酸根离子
19、）FF- -区区区区区区区区H2O24 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解解类型型举 例例电极反极反应溶液溶液PH变化化溶液溶液复原复原方法方法物物质类别实例例电解水解水型型 仅溶溶质电 解解 溶溶质和溶和溶剂都都电解解 含氧酸含氧酸H2SO4强强碱碱NaOH活活泼金属的金属的含氧酸含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阴极阴极:4H+4e-=2H2阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O减小减小增大增大不不变H2O阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2增大增大 HCl不活不活泼金属的金属的无氧酸无氧酸盐CuCl2阳极阳极:2Cl-2e-=
20、Cl2阴极阴极:Cu2+2e-=Cu增大增大CuCl2活活泼金属的金属的无氧酸无氧酸盐NaCl阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H2增大增大HCl不活不活泼金属金属的含氧酸的含氧酸盐CuSO4阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O阴极阴极:2Cu2+4e-=2Cu减小减小 CuO放氢生碱放氢生碱放氧生酸放氧生酸25小结小结1：分析电解反应分析电解反应(用惰性电极时用惰性电极时)的一般思路：的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后，还原性强弱判断反应的离子先后，
21、最后分析得出产物最后分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子【思考思考1515】电解与电离有哪些异同呢？电解与电离有哪些异同呢？ 26电离电离 电解电解 条件条件过过程程 特点特点 联系联系 电电解解质质溶溶于于水水或或受热融化状态受热融化状态电电解解质质电电离离后后，再通直流电再通直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移动的离子例：由移动的离子例：CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl- -只产生自由移动只产生自由移动的离子的离子 发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质 电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上 【思考思考16
22、16】电解池与原电池有哪些异同呢？电解池与原电池有哪些异同呢？ 小结小结2：电解与电离比较：电解与电离比较：阴阳离子定向移动，阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成在两极上失得电子成为原子或分子。如：为原子或分子。如：CuClCuCl2 2=Cu+Cl=Cu+Cl2 2通电通电27【思考思考1717】电解池有什么规律？电解池有什么规律？ 电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移离子的迁移方向方向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应的电极的电极反应能否自发反应能否自发 电能转化为化学能电能转化为化学能阳极（接电源正极）阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴极（接电源负极）阴
23、离子向阳极迁移阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移阳离子向阴极迁移原电池原电池化学能转化为电能化学能转化为电能负极负极正极正极阴离子向负极迁移阴离子向负极迁移阳离子向正极迁移阳离子向正极迁移相同点相同点(从原理分析从原理分析)都是氧化还原反应都是氧化还原反应小结小结3：原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较:不自发不自发自发自发28巩固练习巩固练习1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写写(惰性电极，溶液惰性电极，溶液)： H2SO4HClNaOH K2SO4CuCl2CuSO4 NaCl 2、用石墨作电极电解、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶
24、的混合溶液时，阴极析出的物质是液时，阴极析出的物质是_；阳极产；阳极产物是物是_。3、两极都用银片作电极电解、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，溶液时，阳极的产物是阳极的产物是_；阴极的产物是；阴极的产物是_。29练习练习4 4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨石墨 石墨石墨 粗铜粗铜 纯铜纯铜 纯铜纯铜 铁铁CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液(A) (B) (C)30练习练习5、如图所示装置，指
25、出、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、池的名称、电极名称、电极反应式、二池电极反应式、二池pH值的变化情况。值的变化情况。31（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe6.写出下列装置的电极反应式，并判断写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值的变化。值的变化。327.7.如图所示，如图所示，通电后通电后A A极上极上析出析出AgAg，对该，对该装置的有关叙装置的有关叙述正确的是述正确的是A.PA.P是电源的正极是电源的正极B.FB.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH4OH- - - 4e- 4e- -=
26、2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，两极外，其余电极均参加了反应其余电极均参加了反应D.D.通电后，甲池的通电后，甲池的PHPH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PHPH不变不变B338.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，值均减小，而在而在和和两极，电极产物的物质的量之比为两极，电极产物的物质的量之比为12的是的是 甲甲 乙乙DABCD甲甲KOH H2SO4Na2SO4CuSO4乙乙CuSO4AgNO3HClHNO3349.为为下下图图所所示示装装置置中中，a、b都都是是惰惰性性电电极极，通通电电一一段段时时间间后后，b极极附附近近溶溶液液呈呈红红色色。下下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变a XYbPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC35
