江蘇省邳州市第二中學(xué)高中化學(xué) 第三章《電解池第2課時(shí)》課件 新人教版選修4.ppt

第三節(jié)電解池 課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1 理解電解池的工作原理 能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式 2 了解電解飽和食鹽水 電鍍 電解精煉銅以及電冶金等電解原理的應(yīng)用 3 掌握電解原理的有關(guān)計(jì)算 自主學(xué)習(xí) 一 電解原理1 電解的概念使電流通過(guò) 溶液而在陰 陽(yáng)兩極引起 的過(guò)程 電解質(zhì) 氧化還原反應(yīng) 2 電解池 1 概念 將 轉(zhuǎn)變?yōu)?的裝置 電能 化學(xué)能 2 陽(yáng)極與陰極陽(yáng)極 與電源 相連的電極 陰極 與電源 相連的電極 3 構(gòu)成條件 如圖 電源 兩個(gè)電極 電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì) 正極 負(fù)極 直流 構(gòu)成閉合回路 4 工作原理 紅色 黃綠色 還原 氧化 結(jié)論 電解質(zhì)溶液的 過(guò)程 就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程 導(dǎo)電 二 電解原理的應(yīng)用1 電解飽和食鹽水制燒堿 氯氣和氫氣 1 在nacl溶液中存在著na cl h oh 四種離子 且陰 陽(yáng)離子的放電順序?yàn)?cl oh h na 即陰 陽(yáng) 兩極的電極反應(yīng)分別為 陽(yáng)極 2cl 2e cl2 發(fā)生了 反應(yīng) 陰極 2h 2e h2 發(fā)生了 反應(yīng) 氧化 還原 氯堿工業(yè) 2 電鍍 1 定義 電鍍是應(yīng)用 原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他 或 的方法 2 電鍍池的構(gòu)成 電解 金屬 合金 3 電解精煉銅 2cl 2e cl2 2na 2e 2na 自主體驗(yàn)判斷正誤1 在電解池中 與外接電源正極相連的電極是陽(yáng)極 2 用惰性電極電解稀硫酸 實(shí)質(zhì)上是電解水 故溶液ph不變 3 電解任何物質(zhì)陽(yáng)極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等 4 電解精煉銅時(shí) 用純銅作陽(yáng)極 粗銅作陰極 5 工業(yè)上用電解熔融氧化鎂的方法制取mg 6 用u形管作電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn) 通電前在u形管的兩端滴加幾滴石蕊試液 通電后陽(yáng)極處溶液變藍(lán) 答案 1 2 3 4 5 6 探究導(dǎo)引1電解飽和食鹽水時(shí)陰極區(qū)溶液為什么呈堿性 提示 電解飽和食鹽水過(guò)程中 因離子放電順序?yàn)閔 na 所以h 在陰極上得電子而生成h2 破壞了水的電離平衡 促進(jìn)了水的電離 使陰極區(qū)溶液中c oh c h 所以陰極區(qū)溶液呈堿性 要點(diǎn)歸納1 陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷 陰離子放電順序 即 活性陽(yáng)極 金屬 無(wú)氧酸根離子 oh 含氧酸根離子 2 陰極產(chǎn)物的判斷與電極材料無(wú)關(guān) 直接根據(jù)陽(yáng)離子放電順序進(jìn)行判斷 陽(yáng)離子放電順序 特別提醒 即時(shí)應(yīng)用1 2012 東莞高二檢測(cè) 用惰性電極電解稀h2so4 cu no3 2 nacl的混合液 最初一段時(shí)間陰極和陽(yáng)極上分別析出的物質(zhì)分別是 a h2和cl2b cu和cl2c h2和o2d cu和o2 探究導(dǎo)引2電解精煉銅時(shí) cuso4溶液的濃度如何變化 提示 由于陽(yáng)極上溶解的金屬為fe zn ni cu等 而在陰極上只有cu析出 根據(jù)電子守恒 溶解的cu的量小于析出的cu的量 所以溶液中cuso4的濃度逐漸減小 要點(diǎn)歸納1 鹽溶液放電順序 特別提醒 1 若陰極為h 放電 則陰極區(qū)c oh 增大 ph增大 若陽(yáng)極區(qū)oh 放電 則陽(yáng)極區(qū)c h 增大 ph減小 若陰 陽(yáng)極同時(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 2 電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的方法 少什么加什么 少多少加多少 一般加陽(yáng)極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的反應(yīng)物 即時(shí)應(yīng)用2 下圖所示裝置中 甲 乙 丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100g5 00 的naoh溶液 足量的cuso4溶液和100g10 00 的k2so4溶液 電極均為石墨電極 1 接通電源 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后 測(cè)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(wèn)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)狀況下的體積 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(jiǎn)述其原因 甲溶液 乙溶液 丙溶液 2 如果電解過(guò)程中銅全部析出 此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行 為什么 解析 1 乙中c電極質(zhì)量增加 說(shuō)明c處發(fā)生的反應(yīng)為 cu2 2e cu c電極應(yīng)為陰極 則m為負(fù)極 n為正極 甲中放的是naoh溶液 電解時(shí)實(shí)質(zhì)上是電解水 b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 4oh 4e 2h2o o2 而要求算出b電極上產(chǎn)生的氣體體積 就必須先根據(jù)丙中k2so4濃度的變化計(jì)算出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目 設(shè)丙中電解水的質(zhì)量為xg 由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等可得 100 10 100 x 10 47 x 4 5g 所以整個(gè)反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0 5mol電子 根據(jù)電極方程式可計(jì)算出b電極放出的o2為0 125mol 其體積為2 8l c電極上析出的銅為0 25mol 其質(zhì)量為16g 甲中電解的是水 naoh濃度增大 乙中水電離出來(lái)的oh 放電 h 濃度增大 丙中電解的也是水 雖然k2so4濃度變大 但ph不變 2 銅全部析出時(shí)溶液變?yōu)閔2so4溶液 電解仍可以進(jìn)行 16 堿性增大 因?yàn)殡娊夂?水量減少 溶液中naoh濃度增加酸性增大 因?yàn)殛?yáng)極上oh 生成o2 溶液中h 濃度增加酸堿性大小沒(méi)有變化 因?yàn)閗2so4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽 濃度增加不影響溶液的酸堿性 2 能繼續(xù)進(jìn)行 因?yàn)閏uso4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)閔2so4溶液 反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng) 2010 高考海南卷改編題 利用電解法可將含有fe zn ag pt等雜質(zhì)的粗銅提純 下列敘述正確的是 a 電解時(shí)以精銅作陽(yáng)極b 電解時(shí)陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)c 精銅連接電源負(fù)極 其電極反應(yīng)是cu cu2 2e d 電解后 電解槽底部會(huì)形成含少量ag pt等金屬的陽(yáng)極泥 解析 電解法精煉金屬銅時(shí) 粗銅作陽(yáng)極 失去電子逐漸溶解 cu2 得到電子后析出 附著在陰極上 故精銅作陰極 在電解池中 陰極接電源的負(fù)極 發(fā)生還原反應(yīng) 陽(yáng)極接電源的正極 發(fā)生氧化反應(yīng) a b c錯(cuò)誤 越活潑的金屬越易失去電子 故比銅活潑的fe zn先失去電子 變成fe2 zn2 進(jìn)入溶液 然后是銅失去電子 變成cu2 進(jìn)入溶液 因ag pt等金屬不如銅活潑 故在銅溶解后便沉淀在陽(yáng)極底部成為陽(yáng)極泥 d正確 答案 d 規(guī)律方法 分析電解原理應(yīng)用的主要思路 通電前 判斷電解質(zhì)溶液的電離過(guò)程 包括電解質(zhì)和水的電離 及存在的離子 通電后 判斷陰 陽(yáng)離子的放電順序及離子的移動(dòng)方向 電解結(jié)果 分析兩極現(xiàn)象 水的電離平衡 離子濃度 溶液酸堿性 ph變化等 用兩支惰性電極插入500mlagno3溶液中 通電電解 當(dāng)電解液的ph從6 0變?yōu)? 0時(shí) 設(shè)電解時(shí)陰極沒(méi)有氫氣析出且電解液在電解前后體積變化可以忽略 電極上析出銀的質(zhì)量大約是 a 27mgb 54mgc 108mgd 216mg 解析 在陽(yáng)極 水電離出的oh 放電 破壞了水的電離平衡 h 濃度增大 由題意知 n h 0 5l 10 3 10 6 mol l 1 5 10 4mol 陰陽(yáng)兩極得失電子數(shù)目相等 陰極析出的銀的物質(zhì)的量等于陽(yáng)極產(chǎn)生h 的物質(zhì)的量 m ag 5 10 4mol 108g mol 1 103mg g 54mg 答案 b 規(guī)律方法 電化學(xué)計(jì)算的常用方法 1 根據(jù)電子守恒計(jì)算用于串聯(lián)電路 陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物 正負(fù)兩極產(chǎn)物 相同電量等類(lèi)型的計(jì)算 其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等 2 根據(jù)總反應(yīng)式中的計(jì)量關(guān)系計(jì)算先寫(xiě)出電極反應(yīng)式 再寫(xiě)出總反應(yīng)式或直接 運(yùn)用總反應(yīng)式 最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算 3 根據(jù)關(guān)系式計(jì)算利用得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁 建立所需關(guān)系式 如4e 4ag 2cu 2cl2 2h2 o2 4h 4oh 電解原理的應(yīng)用電化學(xué)知識(shí)既可以結(jié)合學(xué)科內(nèi)知識(shí) 如化學(xué)現(xiàn)象的判斷和分析 定量實(shí)驗(yàn)的操作要求 氧化還原反應(yīng)問(wèn)題的分析等 也可以涉及學(xué) 科間知識(shí)的綜合應(yīng)用 如聯(lián)系物理學(xué)中有關(guān)和電池的連接 阿伏加德羅常數(shù)的測(cè)定等 還可與生產(chǎn)和生活實(shí)際 如金屬的腐蝕和防護(hù) 金屬的回收等問(wèn)題聯(lián)系 經(jīng)典案例 某研究性學(xué)習(xí)小組的學(xué)生為了從含有fecl3 fecl2 cucl2的廢液中回收cu 設(shè)計(jì)了兩種方案并進(jìn)行評(píng)價(jià) 請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題 方案1 向廢液中加入過(guò)量的鐵粉 充分反應(yīng)后 在所得濾渣中加入足量的鹽酸 充分反應(yīng)后 再過(guò)濾即得到銅 方案2 在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的ph 1 用銅和石墨作電極進(jìn)行電解 當(dāng)觀察到 時(shí) 即停止電解 這時(shí)要回收的cu已全部析出 1 方案1中涉及的四種陽(yáng)離子的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?過(guò)濾操作時(shí) 需要用到的玻璃儀器是 2 方案2在電極上直接回收銅 操作上比方案1簡(jiǎn)便 但方案2也有不足之處 主要表現(xiàn)為 解析 方案1是根據(jù)鐵的還原性比銅強(qiáng) 用鐵把銅置換出來(lái) 分離固體與液體的混合物時(shí)應(yīng)該用過(guò)濾的方法 方案2是利用電解原理 使銅在電解池的陰極析出 氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)?fe3 cu2 h fe2 所以電解時(shí)在陰極上首先發(fā)生的反應(yīng)是2fe3 2e 2fe2