高中化學(xué) 第4章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第3節(jié) 電解池課件 新人教版選修4

第四章,電化學(xué)基礎(chǔ),第三節(jié)電解池,新課情境呈現(xiàn),課前新知預(yù)習(xí),一、電解原理 1電解：,氧化還原反應(yīng),電解,2電解池： (1)概念：將_能轉(zhuǎn)化為_能的裝置。 (2)構(gòu)成條件,電,化學(xué),(3)工作原理 工作原理,實(shí)例(電解氯化銅溶液) 電池總反應(yīng)：_。 電解池中離子的定向移動(dòng)：陰離子移向_極，陽離子移向_極。 微點(diǎn)撥：書寫電解池總反應(yīng)式時(shí)一定要注明“電解”或“通電”。,陰極,還原反應(yīng),Cu22e=Cu,有紅色物,質(zhì)析出,陽極,氧化反應(yīng),2Cl2e=Cl2,有黃綠色,氣體生成,陽,陰,二、電解原理的應(yīng)用 1電解飽和食鹽水：,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2電鍍： (1)定義：應(yīng)用_原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他_或合金的方法。 (2)目的：使金屬增強(qiáng)_能力，增加美觀度和表面硬度。 (3)實(shí)例(在鐵件上鍍銅),電解,金屬,抗腐蝕,陰極：a.材料：_， b電極反應(yīng)式：_； 陽極：a.材料：_， b電極反應(yīng)式：_； 電解質(zhì)溶液：_溶液。,Fe,Cu22e=Cu,Cu,Cu2e=Cu2,CuSO4,3電解精煉銅：,4電冶金： (1)金屬冶煉的本質(zhì)：使礦石中的_獲得電子，從它們的化合物中_出來，如Mnne=M。 (2)電冶金：電解是最強(qiáng)有力的氧化還原手段，適用于一些活潑金屬單質(zhì)的制取，如冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬。 (3)電解熔融的氯化鈉。 陽極反應(yīng)：_； 陰極反應(yīng)：_； 總反應(yīng)：_。,金屬離子,還原,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,微點(diǎn)撥：(1)電鍍時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度不變，陽極減少質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量相等。 (2)電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液的濃度減小，陽極減小的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不相等。,預(yù)習(xí)自我檢測,解析：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，是化學(xué)變化；金屬導(dǎo)電僅是電子的定向移動(dòng)，是物理變化。電解池的兩極只要能導(dǎo)電即可。,B,C,解析：電解法精煉銅時(shí)，由于粗銅中含有比銅活潑的金屬，先放電形成離子進(jìn)入溶液，而電解質(zhì)溶液中的銅離子在陰極放電，導(dǎo)致電解質(zhì)溶液中的銅離子濃度減小，A錯(cuò)誤；用惰性材料作電極的電解池裝置中，陽離子在陰極放電，陰離子在陽極放電，B錯(cuò)誤；電鍍時(shí)，電鍍槽里的陽極材料直接放電，發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；原電池的負(fù)極與電解池的陽極都發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯(cuò)誤。,B,解析：電解精煉銅時(shí)，粗銅作陽極，純銅作陰極，CuSO4為電解質(zhì)溶液，因粗銅中活潑金屬失電子形成的陽離子如Zn2，會(huì)逐漸代替Cu2，故c(Cu2)將會(huì)有所減小。,A,(1)電解AgNO3溶液(惰性電極) 陰極：_； 陽極：_； 離子方程式：_。,4Ag4e=4Ag 4OH4e=2H2OO2,(2)用銅電極電解NaOH溶液 陰極：_； 陽極：_； 離子方程式：_。 (3)電解CuSO4溶液(惰性電極) 陰極：_； 陽極：_； 離子方程式：_。,2H2e=H2 Cu2OH2e=Cu(OH)2,2Cu24e=2Cu 4OH4e=2H2OO2,(4)電解Na2SO4溶液(惰性電極) 陰極：_； 陽極：_； 離子方程式：_。 (5)電解CuCl2溶液(惰性電極) 陰極：_； 陽極：_； 離子方程式：_。,4H4e=2H2 4OH4e=2H2OO2,Cu22e=Cu 2Cl2e=Cl2,課堂探究研析,1電解池的陰、陽極的判斷方法,知識(shí)點(diǎn)1電解原理,(1)根據(jù)所連接的直流電源：與直流電源正極相連的為陽極，與直流電源負(fù)極相連的為陰極。 (2)根據(jù)電子流動(dòng)方向：電子流向?yàn)椋弘娫簇?fù)極陰極；陽極電源正極。 (3)根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子的定向移動(dòng)方向：陰離子向陽極移動(dòng)，陽離子向陰極移動(dòng)。 (4)根據(jù)兩極產(chǎn)物判斷。一般情況下，陰極上的現(xiàn)象是：析出金屬(質(zhì)量增重)或有氣體(H2)放出；陽極上的現(xiàn)象是：有非金屬單質(zhì)生成，呈氣態(tài)的有Cl2、O2或電極本身質(zhì)量減輕(活性電極作陽極)。,2陰陽兩極上放電順序的判斷 陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。離子的放電順序取決于離子本身的性質(zhì)即離子得失電子的能力，另外也與離子的濃度及電極材料有關(guān)。 (1)陰極：陰極上放電的總是溶液中的陽離子，與電極材料無關(guān)。氧化性強(qiáng)的先放電，放電順序：,提示：(1)電極材料按性質(zhì)分為活性電極(Zn、Fe、Cu、Ag)和惰性電極(Au、Pt、石墨)，在電解質(zhì)溶液中，過于活潑的金屬不能做電極材料如金屬Na、K。(2)當(dāng)Fe3和Cu2共存時(shí)，應(yīng)是Fe3先放電：Fe3e=Fe2，等Fe3放電完全后，才是Cu2放電。,解析：Cu接電源的正極，做陽極，石墨接電源負(fù)極，做陰極，A錯(cuò)；Cu是活性電極，直接放電Cu2e=Cu2，電極本身逐漸溶解，B錯(cuò)；電解剛開始時(shí)，溶液中無Cu2，H在陰極放電，但隨著電解的進(jìn)行，陽極產(chǎn)生的Cu2越來越多，因得電子能力Cu2H，故在陰極放電逐漸由H轉(zhuǎn)向Cu2，D錯(cuò)C對(duì)。,C,解析：電解過程中，陽離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽極移動(dòng)，陰極與直流電源的負(fù)極相連，陽極與直流電源的正極相連，A項(xiàng)正確；電解質(zhì)在溶液中的電離是因?yàn)樗肿拥淖饔?，與通電無關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電解過程中陽極上發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)為2Cl2e=Cl2，在陽極附近可觀察到黃綠色氣體，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。,A,1電極反應(yīng)式的書寫 (1)書寫思路：先判斷電極，是惰性電極還是活性電極。 (2)書寫原則：先分后總。 (3)書寫步驟：惰性材料作電極時(shí)：分析溶液中的陰離子和陽離子判斷移動(dòng)的方向排出陰離子和陽離子的放電順序?qū)戨姌O反應(yīng)找出放電離子的來源寫總反應(yīng)。,知識(shí)點(diǎn)2電極反應(yīng)式的書寫及電解一般規(guī)律,提示：(1)在寫總反應(yīng)式時(shí)，如果H和OH來自于水，則應(yīng)改寫成H2O的形式。(2)陰陽極要注意得失電子數(shù)相等。,2電解產(chǎn)物的判斷 (1)陽極產(chǎn)物的判斷。 活性金屬電極 電極金屬失電子，被溶解，生成對(duì)應(yīng)金屬陽離子。 惰性電極(Pt、Au、C) 陰離子失電子，生成對(duì)應(yīng)非金屬單質(zhì)。 陰離子放電順序：S2IBrClOH含氧酸根F。,(2)陰極產(chǎn)物的判斷 與電極材料無關(guān)，直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷，陽離子放電順序：AgHg2Fe3Cu2H(H濃度較大時(shí))Pb2Sn2Fe2Zn2H(H濃度較小時(shí))Al3Mg2NaCa2K。 提示：陰、陽離子的放電順序不是絕對(duì)化的，放電情況與離子性質(zhì)、溶液濃度、電流和電極材料有關(guān)。在理解以上放電順序時(shí)要特別注意，如Pb2、Sn2、Fe2、Zn2在H濃度較小時(shí)，放電能力排在H前面，在H濃度較大時(shí)，放電能力排在H后面。Al3、Mg2、Na、Ca2、K只在熔融狀態(tài)下放電，在水溶液中不放電。,3用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的一般規(guī)律,提示：用惰性電極電解電解質(zhì)水溶液時(shí)，首先要全面分析電解質(zhì)溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組，然后排出陰、陽離子的放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式，根據(jù)兩極的電極反應(yīng)式寫出反應(yīng)的總方程式。 若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大；若陽極區(qū)OH放電，則陽極區(qū)c(H)增大；若陰、陽極分別同時(shí)有H、OH放電，相當(dāng)于電解水，電解質(zhì)溶液濃度增大(飽和溶液例外)。 電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法：“少什么加什么”。,(3)工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是_ _。 (4)_(填“能”或“不能”)改用石墨電極，原因是_ _。,Fe2e=Fe2 2H2e=H2,不能,B,B,規(guī)律方法：電解后復(fù)原電解液的方法：,電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度，須加適量的某物質(zhì)，基本原則是“析出什么加什么”。如用惰性電極電解CuSO4溶液，陽極放出氧氣，陰極析出銅，要恢復(fù)溶液濃度，可向電解后的溶液中加入CuO，當(dāng)然也可以加入CuCO3，但不能加入Cu(OH)2，因?yàn)镃u(OH2)與H2SO4反應(yīng)生成水，使水量增加。,原電池、電解池、電鍍池之間的關(guān)系,知識(shí)點(diǎn)3原電池與電解池的比較,(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則： 電解池中X極上的電極反應(yīng)式是_。 Y電極上的電極反應(yīng)式是_，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是_。 該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式是：_。,2H2e=H2,2Cl2e=Cl2,把濕潤的KI淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色,(2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 X電極的材料是_，電極反應(yīng)式是_。 Y電極的材料是_，電極反應(yīng)式是_。 解析：(1)X為陰極：2H2e=H2。Y為陽極：2Cl2e= Cl2，用濕潤的KI淀粉試紙可檢驗(yàn)Cl2。 (2)精煉銅時(shí)，粗銅接陽極。Y電極是粗銅，X電極是精銅。,精銅,Cu22e=Cu,粗銅,Cu2e=Cu2,D,解析：A項(xiàng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。C項(xiàng)，溶液中的陽離子主要為Ni2，根據(jù)金屬原子的還原性和金屬陽離子的氧化順序，陽極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，F(xiàn)e2e=Fe2，Ni2e=Ni2，Cu、Pt在該條件下不失電子，陰極反應(yīng)為Ni22e=Ni，F(xiàn)e2、Zn2在該條件下不得電子。比較兩電極反應(yīng)，因Zn、Fe、Ni的相對(duì)原子質(zhì)量不等，當(dāng)兩極通過相同的電量時(shí)，陽極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不等。,1計(jì)算的原則： (1)陽極還原劑失去的電子數(shù)陰極氧化劑得到的電子數(shù)。 (2)串聯(lián)電路中通過各電極的電子總數(shù)相等。 (3)電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等。 2計(jì)算的方法：,知識(shí)點(diǎn)4電化學(xué)的有關(guān)計(jì)算,試回答： (1)電源中X極是_ (填“正”或“負(fù)”)極。 (2)通電5 min時(shí)，B中共收集到224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)_ 。 (3)若A中KCl溶液的體積也是200 mL，則電解后溶液的pH為_。(kW1.01014),負(fù),0.025molL1,13,(1)接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加，據(jù)此回答問題： 電源的N端為_極； 電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為： _ ； 列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積： _；,正,4OH4e=2H2OO2,電極c的質(zhì)量變化是_g； 電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化？簡述其原因： 甲溶液_； 乙溶液_； 丙溶液_ _。 (2)如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行？為什么？ 答案：(2)能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。,16,堿性增大，因?yàn)殡娊夂?，水量減少，溶液中NaOH濃度增大,酸性增大，因?yàn)殛枠O上OH生成O2，溶液中H濃度增加,酸堿性大小沒有變化，因?yàn)镵2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不,影響溶液的酸堿性,學(xué)科核心素養(yǎng),電鍍?cè)诠I(yè)的應(yīng)用已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，如機(jī)械制造、無線電通訊、交通運(yùn)輸及輕工業(yè)系統(tǒng)，這些工業(yè)系統(tǒng)中使用金屬鍍層的目的是多種多樣的。其中應(yīng)用最多的是為了防止金屬制品及其組合件的腐蝕。例如，一輛解放牌載重汽車上，零部件的受鍍面積可達(dá)10 m2左右，其主要目的是防止金屬銹蝕。一些產(chǎn)品使用金屬鍍層則具有防護(hù)和裝飾的雙重目的，像自行車、鐘表等。在一些特殊情況下，電鍍金屬層則是為了賦予制品一定的物理、機(jī)械性能，如增加金屬表面反光能力、提高表面導(dǎo)電能力、增加抗磨損能力、提高金屬的熱穩(wěn)定性等。,課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收,課后素養(yǎng)演練,