化學(xué)選修人教新課標(biāo)電解原理課件

1、 1了解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的過程。 2認(rèn)識電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要作用。 1電解CuCl2溶液 (1)通電前，CuCl2溶液中存在的陽離子有_，陰離子有_，這些離子來自于_和_。 (2)通電后，陽離子移向_，陰離子移向_。在陽極放電的離子是_，在陰極放電的離子是_，分別發(fā)生_反應(yīng)和_反應(yīng)，生成_和_。 電極反應(yīng)方程式為：陽極：_ 陰極：_ 電解CuCl2溶液的總離子方程式為_ 2電解 (1)概念：電解是_的過程。在電解過程中，電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；從實(shí)驗(yàn)還可以看出，電解過程是借助于直流電發(fā)生的，是一個非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 電解

2、池是_的裝置，也就是_的裝置叫做電解池或電解槽。 (2)構(gòu)成電解池的條件 _ _ _ (3)電解池的兩極 陽極與_相連，在陽極上發(fā)生_反應(yīng)。陰極與_相連，在陰極上發(fā)生_反應(yīng)。 (4)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實(shí)質(zhì) 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過程，就是_的過程，就是在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。電解法是_手段。 (5)離子的放電 _的過程稱放電。多種陽離子或多種陰離子分別移向陰極、陽極時，_離子優(yōu)先在陰極放電(得到電子)，_離子優(yōu)先在陽極放電(失去電子)。 答案： 1(1)Cu2、HCl、OHCuCl2H2O (2)陰極陽極ClCu2氧化還原Cl2Cu 2Cl2eCl2 Cu22eCu Cu22Cl CuCl2

3、 2(1)使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)借助于電流引起的氧化還原反應(yīng)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能 (2)兩個電極連接直流電源 兩個電極插入電解質(zhì)溶液中 形成閉合回路 (3)電源正極氧化電源負(fù)極還原 (4)電解質(zhì)溶液電離最強(qiáng)有力的氧化還原 (5)陰陽離子在兩極得失電子氧化性強(qiáng)的陽還原性強(qiáng)的陰電離電解條件電解質(zhì)溶于水或熔融狀態(tài)下電解質(zhì)電離后，再通直流電過程電解質(zhì)離解成為自由移動的離子的過程陰、陽離子定向移動，在兩極上失、得電子的過程特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動的離子發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)聯(lián)系 1電離和電解的區(qū)別和聯(lián)系是什么？ 提示： 2.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時，一定會有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生嗎？ 提示：一定有，因

4、為電解池就是由電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置，溶液導(dǎo)電電極上一定有電極反應(yīng)。 1.電解 電解是使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。 2電解池 電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。與電源負(fù)極相連的電極是電解池的陰極，與電源正極相連的電極是電解池的陽極。 3電解池的構(gòu)成條件 電源；兩個電極：陰極和陽極；電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)的電解質(zhì)。 4電解過程及實(shí)質(zhì) (1)電解質(zhì)電離產(chǎn)生的陰、陽離子在電流的作用下，定向移動，陽離子在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰離子在陽極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (2)電子從電源負(fù)極沿導(dǎo)線流入陰極，并從陽極流出，沿導(dǎo)線回到電源正極，所以，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是該溶液

5、的電解過程。 5電解時電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽極產(chǎn)物的判斷。 首先看電極，如果是活性電極(金屬活動性順序中Ag以前的金屬)，則電極材料失電子，電極溶解，溶液中的陰離子不能失去電子。如果是惰性電極(Pt、Au、石墨等)，則要再看溶液中離子的失電子能力，此時應(yīng)根據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。常見陰離子放電順序：S2IBrClOH含氧酸根(SO 、NO 等)F。 (2)陰極產(chǎn)物的判斷。 直接根據(jù)陽離子的放電順序進(jìn)行判斷，常見陽離子的放電順序：AgHg2Fe3Cu2H(H濃度較大時)Pb2Sn2Fe2Zn2H(H濃度較小時)Al3Mg2NaCa2K。 6電解池中電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫 (1)陽極電子

6、流出失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。 陰極電子流入得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 (2)以石墨電極電解 CuCl2 溶液為例。 陽極：2Cl2eCl2(氧化反應(yīng))， 陰極：Cu22eCu(還原反應(yīng))， 總反應(yīng)：CuCl2 CuCl2。 (3)以惰性電極電解電解質(zhì)水溶液。分析電解反應(yīng)的一般方法步驟如下： 分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分為陰、陽兩組； 分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式； 合并兩個電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 案例精析 【例1】如下圖所示的兩個裝置中，溶液的體積均為200 mL，開始時電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1 mol/L，工作一段時間后，測得導(dǎo)線上通過

7、0.02 mol電子，若不考慮鹽的水解和溶液的體積變化，則下列敘述正確的是() A產(chǎn)生氣體的體積 B電極上析出固體物質(zhì)的質(zhì)量 C溶液pH變化增大減小 D電極反應(yīng)式： 中陽極：4OH4e2H2OO2； 中負(fù)極：2H2eH2 解析為電解CuSO4溶液，兩極反應(yīng)分別為： 陰極：2Cu24e2Cu 陽極：4OH4e2H2OO2 總反應(yīng)式為： 2CuSO42H2O 2Cu2H2SO4O2 為原電池，兩極反應(yīng)為： 負(fù)極：Zn2eZn2 正極：2H2eH2 總反應(yīng)式為：ZnH2SO4ZnSO4H2 當(dāng)通過0.02 mol 電子時，中陽極產(chǎn)生0.005 mol O2，中產(chǎn)生0.01 mol H2；中陰極析出0

8、.01 mol Cu，中沒有固體析出。電解后有H2SO4生成，溶液pH變小，消耗H2SO4，溶液pH變大。 答案B 點(diǎn)評要注意原電池與電解池的區(qū)別。 【例2】(2003上海)如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是() Aa為負(fù)極、b為正極 Ba為陽極、b為陰極 C電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D電解過程中，氯離子濃度不變 解析電流從電源的正極流出，故a為電源的正極，b為負(fù)極；與電源正極相連的c為陽極，與電源負(fù)極相連的d為陰極。 在電解過程中，因Cu2是陽離子，移向陰極d，在陰極放電析出Cu，所以d電極質(zhì)量增加；Cl是陰離子，移向陽極c，在陽極放電析出Cl2

9、，會導(dǎo)致溶液中氯離子濃度降低。答案選C。 答案C 點(diǎn)評關(guān)鍵是根據(jù)電流方向，判斷a為電源正極，則c為陽極，順此“藤”結(jié)合電解CuCl2溶液時的反應(yīng)特點(diǎn)可得“瓜”。 如圖所示裝置中，屬于電解池的是() 解析判斷某裝置是否為電解池，要以構(gòu)成電解池的三個基本條件為標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)成電解池的三個條件：有與直流電源相連的兩個電極；有電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)；能形成閉合回路。故正確答案為C。 答案C 點(diǎn)評容易把原電池和電解池弄混而無法正確選擇。二者之間一個明顯的差異是原電池沒有電源而電解池需要直流電源。 能用電解原理說明的問題是() 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

10、物理變化不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理可以實(shí)現(xiàn)任何溶液被電解時，必須導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生 A B C D 答案D 如右圖所示，哪個是原電池：_，哪個是電解池：_，電極反應(yīng)分別為a：_，b：_，c：_，d：_。 解析A、B表面上無電源，實(shí)際上A是原電池，B是電解池，因?yàn)锳中Zn極活潑性最強(qiáng)，則a為負(fù)極，b為正極，c為陽極，d為陰極。a：Zn2eZn2，b：2H2eH2，c：AgeAg，d：AgeAg。實(shí)際上B也為電鍍池。 答案A；B；Zn2eZn2；2H2eH2；AgeAg；AgeAg 下圖是電解CuCl2溶液的裝置圖，a、b是兩根石墨棒。 (1)CuCl2 溶液中通電前離子如何運(yùn)

11、動？ (2)通電后離子如何運(yùn)動？ (3)指出a，b電極的名稱。 a是_ b是_ (4)寫出a，b兩極電極反應(yīng)式及發(fā)生的反應(yīng) a極：_發(fā)生_反應(yīng) b極：_發(fā)生_反應(yīng) (5)寫出總反應(yīng)方程式： _ (6)如何檢驗(yàn)b電極產(chǎn)生的物質(zhì) _ 答案(1)在CuCl2溶液中通電前溶液中的Cu2、Cl、H、OH做無規(guī)則自由運(yùn)動。 (2)接通直流電源后，Cl向陽極(b極)移動，Cu2向陰極(a極)移動；溶液中的離子發(fā)生定向移動，形成電流 (3)a：陰極b：陽極 (4)a：Cu22eCu，還原 b：2Cl2eCl2，氧化 (5)CuCl2 CuCl2 (6)將濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在b極的U形管口試紙變藍(lán)，Cl22

12、II22Cl。 某水溶液中含有等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和MgCl2，對該溶液以惰性電極進(jìn)行電解，分階段寫出電解反應(yīng)的化學(xué)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、Mg2三種陽離子和NO 、Cl、OH三種陰離子。 H、Cu2、Mg2在陰極上放電的先后順序是Cu2HMg2，NO 、Cl、OH在陽極上放電的先后順序是ClOHNO 。 溶液中的OH和H均來自難電離的H2O。電極反應(yīng)式為： 第一階段陽極：2Cl2eCl2 陽極：Cu22eCu 第二階段陽極：2H2O4eO24H 陰極：4H2O4e2H24OH 將電極反應(yīng)式合并得電解反應(yīng)的化學(xué)方程

13、式。 答案第一階段的反應(yīng)：CuCl2 CuCl2 第二階段的反應(yīng)：2H2O 2H2O2 1.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液，分析電解反應(yīng)的一般方法和步驟 (1)分析電解質(zhì)溶液的組成，找出離子，并分為陰、陽兩組。 (2)分別對陰、陽離子排出放電順序，寫出兩極上的電極反應(yīng)式。 (3)合并兩個電極反應(yīng)式，得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 2反應(yīng)類型 (1)電解水型：含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)溶液的電解。如： 陰極：4H4e2H2， 陽極：4OH4e2H2OO2， 總反應(yīng)： (2)自身分解型：無氧酸(除HF外)、不活潑金屬的無氧酸鹽(除氟化物外，如HCl

14、 、CuCl2等)溶液的電解。如： 陰極：Cu22eCu， 陽極：2Cl2eCl2， (3)放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外，如NaCl、MgCl2等)溶液的電解。如： 陰極：2H2eH2， 陽極：2Cl2eCl2， (4)放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4、AgNO3等)溶液的電解。如： 陰極：2Cu24e2Cu， 陽極：2H2O4eO24H， 3電解后溶液的變化及恢復(fù)原狀的措施 電解后溶液的變化及恢復(fù)原狀的措施類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：2H2eH2陽：4OH4e2H2OO2NaOH 水增大增大加水H2SO4水增大減小加水類型電

15、極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原分解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大加氯化氫 類型 電極反應(yīng)特點(diǎn) 實(shí)例 電解對象 電解質(zhì)濃度 pH 電解質(zhì)溶液復(fù)原 放H2 生堿 型 陰：H2O放H2生堿陽：電解質(zhì)陰離子放電 NaCl 電解質(zhì)和水 生成新電解質(zhì) 增大 加氯化氫 案例精析 【例3】如下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法中正確的是() AX是正極，Y是負(fù)極 BX是負(fù)極，Y是正極 CCuSO4溶液的pH逐漸減小 DCuSO4溶液的pH不變 解析根據(jù)題意，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色

16、，說明b極上有H2產(chǎn)生，電極反應(yīng)式為2H2eH2，即b為陰極，則Y為負(fù)極，X為正極，選項(xiàng)A正確，B錯誤；當(dāng)X為正極時，Pt作陽極，電極反應(yīng)為4OH4e2H2OO2，c(OH)不斷減小，則c(H)不斷增大，溶液的pH逐漸減小，所以C正確，D錯誤。故正確答案為AC。 答案AC 【例4】用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解，下列說法正確的是() A電解稀硫酸溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，故溶液的pH不變 B電解稀NaOH溶液，要消耗OH，故溶液的pH減小 C電解Na2SO4溶液，在陰極和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 2 D電解CuCl2溶液，在陰極和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 1 解析本題考查的是根據(jù)電解規(guī)律判斷電

17、解產(chǎn)物及電解質(zhì)溶液的變化。另外，判斷溶液pH的變化還要看溶液體積的變化。 電解稀硫酸，實(shí)質(zhì)是電解水，H2SO4的物質(zhì)的量不變，但溶液體積減小，濃度增大，故溶液pH減小，A項(xiàng)不正確。電解稀NaOH溶液，陽極消耗OH，陰極消耗H，實(shí)質(zhì)上是電解水，NaOH濃度增大，故溶液的pH增大，B項(xiàng)不正確。電解Na2SO4溶液時在陽極發(fā)生反應(yīng)： 4OH4e2H2OO2，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2eH2，由于兩極通過電量相等，故析出H2與O2的物質(zhì)的量之比為2 1，C項(xiàng)不正確。電解CuCl2溶液時，陰極反應(yīng)為Cu22eCu，陽極反應(yīng)為2Cl2eCl2，兩極通過電量相等，Cu和Cl2的物質(zhì)的量之比為1 1，D項(xiàng)正確。

18、答案D 用石墨作電極電解1 molL1 CuSO4溶液，當(dāng)c(Cu2)為0.5 molL1時，停止電解，向剩余溶液中加入下列何種物質(zhì)可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)至原來狀況() ACuSO4BCuO CCu(OH)2 DCuSO45H2O 解析本題考查的是電解原理的應(yīng)用，使電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀況的原則是從溶液中出來什么加什么。 電解CuSO4溶液。陰極：Cu22eCu，陽極：4OH4e2H2OO2 從整個溶液減少的物質(zhì)來考慮，兩電極產(chǎn)物分別為Cu和O2，其物質(zhì)的量之比為2 1，將兩者化合即為CuO，所以加入CuO可使溶液恢復(fù)原狀。 答案B CuI是一種不溶于水的白色固體，它可由反應(yīng)：2Cu24I2CuII2

19、而得到。現(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解質(zhì)溶液中加入少量酚酞和淀粉溶液。電解開始不久陰極區(qū)溶液呈紅色，而陽極區(qū)溶液呈藍(lán)色，對這個現(xiàn)象的正確解釋是() 陰極：2H2eH2，使c(OH)c(H)陽極：2Cu4e4I2CuII2，I2遇淀粉變藍(lán)陽極：Cu2eCu2，Cu2顯藍(lán)色陽極：2I2eI2，碘遇淀粉變藍(lán) ABCD 解析注意該題中是用Cu作陽極，為活性電極。 答案A 某溶液中含有溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3 1。用石墨作電極電解溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可將電解過程明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是 () A陰極只析出I2 B陽極先析出Cl2，后析出O2 C電解最后階段為電解水 D溶液pH不斷增大，最后為7 解析本題主要考查的是離子的放電順序，根據(jù)離子放電順序的不同，結(jié)合它們的物質(zhì)的量之間的關(guān)系，可判斷出這三個階段。 答案D 1電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是什么？ 對電解質(zhì)溶液(或熔融態(tài)電解質(zhì))通電時，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，陽離子移向陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；