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

第三節(jié)電解池 課程標準導航1 理解電解池的工作原理 能寫出電極反應和電池反應方程式 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用 3 掌握電解原理的有關(guān)計算 自主學習 一 電解原理1 電解的概念使電流通過 溶液而在陰 陽兩極引起 的過程 電解質(zhì) 氧化還原反應 2 電解池 1 概念 將 轉(zhuǎn)變?yōu)?的裝置 電能 化學能 2 陽極與陰極陽極 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 兩個電極 電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì) 正極 負極 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 過程 就是電解質(zhì)溶液的電解過程 導電 二 電解原理的應用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 陽離子的放電順序為 cl oh h na 即陰 陽 兩極的電極反應分別為 陽極 2cl 2e cl2 發(fā)生了 反應 陰極 2h 2e h2 發(fā)生了 反應 氧化 還原 氯堿工業(yè) 2 電鍍 1 定義 電鍍是應用 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 自主體驗判斷正誤1 在電解池中 與外接電源正極相連的電極是陽極 2 用惰性電極電解稀硫酸 實質(zhì)上是電解水 故溶液ph不變 3 電解任何物質(zhì)陽極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等 4 電解精煉銅時 用純銅作陽極 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驗 通電前在u形管的兩端滴加幾滴石蕊試液 通電后陽極處溶液變藍 答案 1 2 3 4 5 6 探究導引1電解飽和食鹽水時陰極區(qū)溶液為什么呈堿性 提示 電解飽和食鹽水過程中 因離子放電順序為h 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 要點歸納1 陽極產(chǎn)物的判斷 陰離子放電順序 即 活性陽極 金屬 無氧酸根離子 oh 含氧酸根離子 2 陰極產(chǎn)物的判斷與電極材料無關(guān) 直接根據(jù)陽離子放電順序進行判斷 陽離子放電順序 特別提醒 即時應用1 2012 東莞高二檢測 用惰性電極電解稀h2so4 cu no3 2 nacl的混合液 最初一段時間陰極和陽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 探究導引2電解精煉銅時 cuso4溶液的濃度如何變化 提示 由于陽極上溶解的金屬為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 若陽極區(qū)oh 放電 則陽極區(qū)c h 增大 ph減小 若陰 陽極同時有h oh 放電 相當于電解水 電解質(zhì)溶液濃度增大 飽和溶液例外 2 電解質(zhì)溶液恢復原狀的方法 少什么加什么 少多少加多少 一般加陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的反應物 即時應用2 下圖所示裝置中 甲 乙 丙三個燒杯依次分別盛放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)過一段時間后 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)生的電極反應為 列式計算電極b上生成的氣體在標準狀況下的體積 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 此時電解能否繼續(xù)進行 為什么 解析 1 乙中c電極質(zhì)量增加 說明c處發(fā)生的反應為 cu2 2e cu c電極應為陰極 則m為負極 n為正極 甲中放的是naoh溶液 電解時實質(zhì)上是電解水 b電極上發(fā)生的電極反應為 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 所以整個反應轉(zhuǎn)移了0 5mol電子 根據(jù)電極方程式可計算出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 銅全部析出時溶液變?yōu)閔2so4溶液 電解仍可以進行 16 堿性增大 因為電解后 水量減少 溶液中naoh濃度增加酸性增大 因為陽極上oh 生成o2 溶液中h 濃度增加酸堿性大小沒有變化 因為k2so4是強酸強堿鹽 濃度增加不影響溶液的酸堿性 2 能繼續(xù)進行 因為cuso4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)閔2so4溶液 反應也就變?yōu)樗碾娊夥磻?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 電解時以精銅作陽極b 電解時陽極發(fā)生還原反應c 精銅連接電源負極 其電極反應是cu cu2 2e d 電解后 電解槽底部會形成含少量ag pt等金屬的陽極泥 解析 電解法精煉金屬銅時 粗銅作陽極 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 陰極接電源的負極 發(fā)生還原反應 陽極接電源的正極 發(fā)生氧化反應 a b c錯誤 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 進入溶液 然后是銅失去電子 變成cu2 進入溶液 因ag pt等金屬不如銅活潑 故在銅溶解后便沉淀在陽極底部成為陽極泥 d正確 答案 d 規(guī)律方法 分析電解原理應用的主要思路 通電前 判斷電解質(zhì)溶液的電離過程 包括電解質(zhì)和水的電離 及存在的離子 通電后 判斷陰 陽離子的放電順序及離子的移動方向 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 當電解液的ph從6 0變?yōu)? 0時 設(shè)電解時陰極沒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 電化學計算的常用方法 1 根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路 陰陽兩極產(chǎn)物 正負兩極產(chǎn)物 相同電量等類型的計算 其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等 2 根據(jù)總反應式中的計量關(guān)系計算先寫出電極反應式 再寫出總反應式或直接 運用總反應式 最后根據(jù)總反應式列比例式計算 3 根據(jù)關(guān)系式計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 電解原理的應用電化學知識既可以結(jié)合學科內(nèi)知識 如化學現(xiàn)象的判斷和分析 定量實驗的操作要求 氧化還原反應問題的分析等 也可以涉及學 科間知識的綜合應用 如聯(lián)系物理學中有關(guān)和電池的連接 阿伏加德羅常數(shù)的測定等 還可與生產(chǎn)和生活實際 如金屬的腐蝕和防護 金屬的回收等問題聯(lián)系 經(jīng)典案例 某研究性學習小組的學生為了從含有fecl3 fecl2 cucl2的廢液中回收cu 設(shè)計了兩種方案并進行評價 請回答有關(guān)問題 方案1 向廢液中加入過量的鐵粉 充分反應后 在所得濾渣中加入足量的鹽酸 充分反應后 再過濾即得到銅 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行電解 當觀察到 時 即停止電解 這時要回收的cu已全部析出 1 方案1中涉及的四種陽離子的氧化性由強到弱的順序為 過濾操作時 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 用鐵把銅置換出來 分離固體與液體的混合物時應該用過濾的方法 方案2是利用電解原理 使銅在電解池的陰極析出 氧化性強弱順序為 fe3 cu2 h fe2 所以電解時在陰極上首先發(fā)生的反應是2fe3 2e 2fe2