高中化學(xué) 第1章第2節(jié) 第1課時(shí) 電解原理電解食鹽水課件同步導(dǎo)學(xué) 魯科版選修4

第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解 第1課時(shí)電解原理電解食鹽水 1了解電解池工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2通過(guò)電解食鹽水的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步理解電解的基本原理，深化離子放電順序的應(yīng)用。 一、電解原理 1電解 讓直流電通過(guò) ，在兩極上分別發(fā)生 反應(yīng)和 反應(yīng)的過(guò)程。 2電解池 (1)定義：將 的裝置。 (2)組成： ， ， 。 電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)氧化氧化還原還原電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能直流電源直流電源固體電極材料固體電極材料電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì) (3)電極及電極反應(yīng) 電極的確定 電極反應(yīng) 在電極上進(jìn)行的 ，它可以表示電極上 和 。半反應(yīng)半反應(yīng)物質(zhì)變化物質(zhì)變化電子的轉(zhuǎn)移電子的轉(zhuǎn)移 開(kāi)放探究1.為什么說(shuō)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是電解的過(guò)程？ 提示：對(duì)電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流入電解池的陰極，電解質(zhì)的陽(yáng)離子移向陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電解質(zhì)的陰離子移向陽(yáng)極失電子(有的是組成陽(yáng)極的金屬原子失電子)發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從電解池的陽(yáng)極流出，并沿導(dǎo)線(xiàn)流回電源的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)里的陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)而通過(guò)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)，所以，電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程就是其電解的過(guò)程 。 二、電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣 1裝置 2現(xiàn)象 (1)陽(yáng)極上： ； (2)陰極上： 。 3原理分析及電極反應(yīng) 電解時(shí)U形管中， 移向陽(yáng)極， 移向陰極。 (1)陽(yáng)極離子放電順序： 電極反應(yīng)：2ClCl22e( 反應(yīng)) (2)陰極離子放電順序： 電極反應(yīng)：2H2eH2( 反應(yīng))有氣體產(chǎn)生有氣體產(chǎn)生有氣體產(chǎn)生，陰極附近溶液變紅有氣體產(chǎn)生，陰極附近溶液變紅Cl、OHH、NaClOH氧化氧化HNa還原還原 4電解方程式 化學(xué)方程式： ， 離子方程式： 。 開(kāi)放探究2.用石墨棒作電極電解NaCl溶液(含酚酞)時(shí)，陰極附近溶液為什么變紅？ 提示：陰極：2H2eH2，H放電后破壞了該極附近水的電離平衡，水的電離平衡向生成H和OH的方向移動(dòng)，使陰極區(qū)溶液中的OH濃度不斷增大，堿性越來(lái)越強(qiáng) 1如圖所示的裝置能夠組成電解池的是() 解析：電解池的構(gòu)成：直流電源，兩個(gè)電極，電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))，形成閉合回路，由此分析，可知答案為D。 答案：D 2下列關(guān)于電解池的敘述中不正確的是() A與電源正極相連的是電解池的陰極 B與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極 C在電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng) D電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流入電解池的陰極 解析：在電解池中，與直流電源負(fù)極相連的電極為電解池的陰極，電解時(shí)電子從直流電源的負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流入電解池的陰極，在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，同時(shí)在陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。 答案：A 3以石墨為電極，電解熔融氯化鈉時(shí)： (1)與電源負(fù)極相連的電極為電解池的_極，與電源正極相連的電極為電解池的_極。 (2)寫(xiě)出兩電極反應(yīng)式： 陰極：_， 陽(yáng)極：_。 (3)寫(xiě)出電解反應(yīng)方程式：_。 (4)電解時(shí)，Na、Cl如何發(fā)生定向移動(dòng)？ _。 一、離子放電順序及電解反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 1離子的放電順序 (1)放電：離子在電極表面得到或失去電子的過(guò)程叫做放電。 (2)陽(yáng)離子放電順序：陰極上，陽(yáng)離子得電子能力越強(qiáng)，氧化性越強(qiáng)，越先放電。常見(jiàn)陽(yáng)離子的放電順序?yàn)椋?(3)陰離子放電順序：陽(yáng)極上，陰離子失去電子，陰離子失電子的能力越強(qiáng)，越先放電。常見(jiàn)陰離子的放電順序?yàn)椋?2電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) (1)確定電極：與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極。 (2)剖析溶液：確定電解質(zhì)溶液中存在的所有陰、陽(yáng)離子。 (3)確定放電離子：依據(jù)陰、陽(yáng)離子的放電順序，確定陰、陽(yáng)極上放電離子。 (4)寫(xiě)出電極反應(yīng)式，并調(diào)整得、失電子數(shù)相等。 3電解方程式的書(shū)寫(xiě) (1)通過(guò)最小公倍數(shù)法使兩個(gè)電極反應(yīng)式的電子數(shù)相等。 (2)把兩個(gè)電極反應(yīng)式相加，消去相同項(xiàng)，并注明條件“通電”。 (1)水能電離出極少量的H和OH，在電解時(shí)不能忽視他們的存在。 (2)一般來(lái)說(shuō)，電極產(chǎn)物即電解產(chǎn)物，但二者并不完全相同，有時(shí)在電解液中也會(huì)產(chǎn)生電解產(chǎn)物，如電解食鹽水時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)物是氯氣，陰極產(chǎn)物是氫氣和氫氧化鈉，氫氧化鈉即產(chǎn)生于陰極附近的電解液中。用Pt電極電解足量AgNO3溶液 (1)寫(xiě)出電極反應(yīng)式： 陰極_；陽(yáng)極_。 (2)電解離子方程式_ _。 名師提醒：(1)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式時(shí)，無(wú)論是強(qiáng)電解質(zhì)電離出的離子參與電極反應(yīng)，還是弱電解質(zhì)電離出的離子參與電極反應(yīng)，均以離子符號(hào)形式表示，且兩極得、失電子數(shù)應(yīng)相等。 (2)書(shū)寫(xiě)電解離子方程式時(shí)，應(yīng)符合離子方程式的書(shū)寫(xiě)規(guī)范，一般將能溶于水的強(qiáng)電解質(zhì)拆為離子符號(hào)表示，其他均用化學(xué)式表示，并不是陰、陽(yáng)極電極反應(yīng)式的簡(jiǎn)單加合。 1(金版原創(chuàng))以石墨電極電解足量CuSO4溶液。 (1)寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電解離子方程式： 陰極_， 陽(yáng)極_。 電解離子方程式_。 (2)指出陽(yáng)極產(chǎn)物_。 解析：CuSO4溶液中含有Cu2、H、OH、SO42四種離子，在陽(yáng)極上OH放電，在陰極上Cu2放電。 二、電解質(zhì)溶液電解類(lèi)型歸納(以石墨為電極) 只有在陰、陽(yáng)兩極上H和OH同時(shí)放電時(shí)，才只電解水。用石墨電極電解下列溶液一段時(shí)間后再加入一定量的某種純凈物(方括號(hào)內(nèi)物質(zhì))，能使溶液恢復(fù)到原來(lái)的成分和濃度的是(雙選)() AAgNO3AgNO3BNaOHH2O CKClKCl DCuSO4CuO 思路點(diǎn)撥： 答案：BD 規(guī)律方法：用石墨電極電解時(shí) 陽(yáng)離子放電順序：Ag、Fe3、Cu2、H、Pb2、Sn2、Fe2、Zn2、Al3、Mg2、Na、Ca2、K 陰離子放電順序：S2、I、Br、Cl、OH、含氧酸根 (1)若溶質(zhì)離子為含氧酸根離子和排在H之后(包括H)的陽(yáng)離子(不考慮難溶性的溶質(zhì)下同)，則電解時(shí)只電解水。 (2)若溶質(zhì)離子為可溶性的強(qiáng)堿，電解時(shí)只電解水。 (3)若溶質(zhì)離子為H以前(包括H)的陽(yáng)離子，陰離子為排在OH之前(不包括OH)的陰離子，電解時(shí)只電解溶質(zhì)。 (4)若溶質(zhì)離子為H以前(不包括H)的陽(yáng)離子，陰離子為含按氧酸根離子或溶質(zhì)離子為H以后(不包括H)的陽(yáng)離子，陰離子為排在OH之前(不包括OH)的陰離子，電解時(shí)既電解溶質(zhì)又電解水。 2采用石墨電極從NO3、SO42、H、Cu2、Ba2、Ag、Cl中，選出適當(dāng)?shù)碾x子組成電解質(zhì)，對(duì)其溶液進(jìn)行電解： (1)兩極分別放出H2和O2時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_； (2)若陰極析出金屬，陽(yáng)極放出O2時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_； (3)兩極分別放出氣體，且體積比為11時(shí)，電解質(zhì)的化學(xué)式可能是_。 解析：(1)當(dāng)生成H2、O2時(shí)，相當(dāng)于電解水，是含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽的電解，符合要求的有：HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2。 (2)若有金屬析出，O2放出，是不活潑金屬的含氧酸鹽的電解，符合要求的有：Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3。 (3)兩極分別放出氣體且體積比為11，則應(yīng)是放出H2、Cl2，符合要求的有：HCl、BaCl2。 答案：(1)HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2 (2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3 (3)HCl、BaCl21電解原理電解原理 1(2011惠州高二質(zhì)檢)在電解水制取H2和O2時(shí)，為了增強(qiáng)導(dǎo)電性，常常要加入一些電解質(zhì)，最好選用下列物質(zhì)中的() ANaOH BHCl CNaCl DCuSO4 解析：為了得到H2和O2，所加電解質(zhì)的陽(yáng)離子、陰離子的放電能力必須弱于或等于H和OH的放電能力。 答案：A 2下列說(shuō)法正確的是() A電解KCl溶液時(shí)，陰極上的電極方程式為：KeK B電解熔融NaCl的裝置中，Na向陽(yáng)極移動(dòng)、Cl向陰極移動(dòng) C用石墨做電極電解熔融的MgCl2，會(huì)在陰極上析出單質(zhì)鎂，陽(yáng)極上會(huì)有氣體產(chǎn)生 D在電解裝置中，電子從陰極通過(guò)電解液流向陽(yáng)極 解析：對(duì)電解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)理解不透徹易錯(cuò)選D。電解KCl溶液時(shí)，根據(jù)離子的放電順序，陰極上應(yīng)該H得電子，即2H2eH2。接通電源后陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，B項(xiàng)不正確；用石墨作電極電解熔融MgCl2時(shí)，Mg2在陰極上得電子，被還原，得到單質(zhì)Mg，Cl在陽(yáng)極失電子被氧化，得到Cl2，C項(xiàng)正確；電解池中，電子不能通過(guò)電極進(jìn)入電解質(zhì)溶液。D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 3(2011宿遷高二質(zhì)檢)用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說(shuō)法正確的是() A電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變 B電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶液pH減小 C電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為12 D電解氯化銅溶液，在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為11 解析：電解稀H2SO4，實(shí)質(zhì)是電解水，因溶劑減少，溶液濃度將增大，故溶液的H變大；電解稀NaOH溶液，雖然OH在陽(yáng)極放電，但H同時(shí)也在陰極放電，其實(shí)質(zhì)同樣是電解水，溶液的濃度也將變大，故溶液的OH變大；電解Na2SO4溶液，其實(shí)質(zhì)也是電解水，在陰極和陽(yáng)極分別析出H2和O2，二者的物質(zhì)的量之比為21而非12；電解CuCl2溶液，在陰、陽(yáng)兩極上分別析出Cu和Cl2，二者的物質(zhì)的量之比為11。 答案：D 4能用電解原理說(shuō)明的問(wèn)題是() 電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能電解是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解的原理可以實(shí)現(xiàn)任何溶液被電解時(shí)，必然導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生 A B C D 解析：電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程，故對(duì)、錯(cuò)。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，必將伴隨著兩個(gè)電極上氧化還原反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)有新物質(zhì)生成，故對(duì)。某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解的原理提供電能可以實(shí)現(xiàn)，故對(duì)。 答案：D 5某水溶液中含有等物質(zhì)的量的Cu(NO3)2和MgCl2，對(duì)該溶液以惰性電極進(jìn)行電解，分階段寫(xiě)出電解反應(yīng)方程式。 解析：該溶液由Cu(NO3)2、MgCl2和H2O三種物質(zhì)組成，其中含有H、Cu2、Mg2三種陽(yáng)離子和NO3、Cl、OH三種陰離子。 H、Cu2、Mg2在陰極上放電的先后順序是Cu2HMg2；NO3、Cl、OH在陽(yáng)極上放電的先后順序是ClOHNO3。溶液中的OH和H均來(lái)自難電離的H2O。電極反應(yīng)式為： 第一階段陽(yáng)極2ClCl22e 陰極Cu22eCu 第二階段陽(yáng)極4OHO22H2O4e 陰極4H4e2H2 由電極反應(yīng)式即可寫(xiě)出電解反應(yīng)方程式。