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第二節(jié)電解池第1課時(shí)
電解原理1.了解電解的概念,熟悉電解池的構(gòu)成條件。2.理解電解原理。3.掌握電解池電極反應(yīng)式的書寫。學(xué)習(xí)目標(biāo)化學(xué)與生活2H2O2H2↑
+O2↑電解1807年,英國(guó)化學(xué)家戴維鉑用電極電解熔融的氫氧化鉀發(fā)現(xiàn)了鉀元素,隨后用電解法又相繼發(fā)現(xiàn)了鈉、鈣、鍶、鋇等元素。1800年,英國(guó)的尼科爾遜和卡里斯?fàn)柅@得電解水的成功?!救蝿?wù)】電解CuCl2溶液【活動(dòng)】小組實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)儀器和藥品】直流電源、鉛筆芯、導(dǎo)線、U型管【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】CuCl2溶液、KI-淀粉試紙1.與電源正極相連的碳棒有氣泡產(chǎn)生,有刺激性氣味且能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)。2.與電源負(fù)極相連的碳棒出現(xiàn)紅色固體。實(shí)驗(yàn)探究1.通電前,CuCl2溶液中有哪些離子?如何運(yùn)動(dòng)?3.陰陽(yáng)離子在電極表面發(fā)生了怎樣的變化?寫出兩極的電極反應(yīng)式。2.通電后,電路中電子如何流向?陰、陽(yáng)離子如何運(yùn)動(dòng)?思考與討論Ⅰ通電前-+陰極陽(yáng)極Ⅱ通電后電解原理oooooooooooooooooooo
-+-+陰極陽(yáng)極CuCl2ooooooooooooooooooooooo電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)裝置e-e-電解原理有刺激性氣味且使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)的氣體碳棒上有一層紅色的物質(zhì)析出
陰極:
陽(yáng)極:陽(yáng)離子陰極陰離子陽(yáng)極閉合回路特點(diǎn):e-溶液中離子定向移動(dòng)負(fù)極陰極陽(yáng)極正極e-2Cl--2e-
==
Cl2↑Cu2++2e-==
2CuCuCl2Cu+Cl2↑電解溶液中氫離子和氫氧根離子定向移動(dòng)嗎?為什么它們沒有放電?與電源負(fù)極相連與電源正極相連氧化性:Cu2+>
H+還原性:Cl->
OH-電解原理(1)直流電源(2)陰陽(yáng)極(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)(4)形成閉合回路陰極:與電源負(fù)極相連陽(yáng)極:與電源正極相連使直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起
非自發(fā)氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解法是最強(qiáng)有力的氧化還原手段1.電解池2.電解3.構(gòu)成條件把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置。電解原理4.電解池的工作原理:陽(yáng)離子陰離子e-離子導(dǎo)體e-氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解原理【已知】氧化性:Cu2+>H+>Na+;還原性:Cl->OH-
NaCl
==
Na++Cl-H2O?H++OH-2Cl--2e-==Cl2↑2H++2e-==H2↑還原反應(yīng)氧化反應(yīng)總反應(yīng):2NaCl
+2H2O==2NaOH
+H2↑+Cl2↑電解陰極電極反應(yīng)式陽(yáng)極電極反應(yīng)式2H2O+2e-==H2↑+2OH-如果利用電解CuCl2溶液的裝置電解NaCl溶液,能否得到金屬Na?思考與討論來(lái)自弱電解質(zhì)的離子用分子形式表示
陰極:陽(yáng)極:④兩極反應(yīng)式相加得總方程式
Cu2+>H+②分析溶液中離子的放電順序(尤其關(guān)注陽(yáng)極電極材料)③寫出電極反應(yīng)式電解2CuSO4+2H2O==2Cu+O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O==2Cu+O2↑+4H+電解2Cu2++4eˉ
==2Cu
陰極:4OHˉ
-4eˉ
==O2↑+2H2O陽(yáng)極:①首先分析溶液中存在的離子
H2OH++OH—
電解池原理的分析方法導(dǎo)引用石墨作電極電解CuSO4溶液電源陽(yáng)極陰極溶液中離子陰離子陽(yáng)離子電極反應(yīng)放電順序電解池原理的分析方法導(dǎo)引陰極:氧化性強(qiáng)的離子先得電子注意:1.金屬越不活潑的對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng),越容易得電子。2.陰極電極不放電。
陽(yáng)極:還原性強(qiáng)的離子先失電子Pt、Au、石墨即惰性電極Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>
Sn2+>Fe2+>Zn2+
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>>H+
(H2O)
>
Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
濃度大時(shí)先于
H+
(H2O)放電5.離子的放電順序:電解原理用惰性電極電解硫酸鈉溶液
H2OH++OH—
離子放電的順序陽(yáng)離子陰離子H+>Na+
2H2O-4e-==4H++O2↑4H2O+4e-==2H2↑+4OH-總反應(yīng):2H2O==
O2↑+2H2↑電解陽(yáng)極:陰極:電解原理寫出用石墨電極電解下列溶液時(shí)陰、陽(yáng)兩極上的電極反應(yīng)式及總的化學(xué)方程式。陽(yáng)極:4OH--4e-==2H2O+O2↑
或(2H2O-4e-==4H++O2↑)
陰極:2Cu2++4e-==2Cu電解總反應(yīng):2Cu2++2H2O==
Cu+O2↑+4H+陽(yáng)極:2Cl--2e-==Cl2↑陰極:2H++2e-==H2↑(2H2O+2e-==H2↑+2OH-)總反應(yīng):2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-電解(2)CuSO4溶液(1)NaCl溶液電解原理電解質(zhì)溶液濃度溶液恢復(fù)原狀CuCl2溶液NaCl溶液
陽(yáng)極:2Cl--2e-==Cl2↑陰極:2H++2e-==H2↑2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑
+Cl2↑電解減小加HCl陽(yáng)極:2Cl--2e-
==Cl2↑陰極:Cu2++2e-==2Cu↓減小加CuCl2
CuCl2==Cu+Cl2↑電解實(shí)例電極反應(yīng)電解無(wú)氧酸溶液(氫氟酸除外)、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽溶液,如電解鹽酸、CuCl2溶液等實(shí)質(zhì)是電解電解質(zhì)電解活潑金屬的無(wú)氧酸鹽溶液時(shí),電解質(zhì)和水都有一部分被電解,如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等6.電解類型:電解原理電解質(zhì)溶液濃度溶液恢復(fù)原狀Na2SO4溶液NaOH溶液
實(shí)例電極反應(yīng)陽(yáng)極:2H2O-4e-
==4H++O2↑陰極:4H2O+4e-==4OH-+2H2↑變大
加H2O2H2O==2H2↑
+O2↑電解陽(yáng)極:4OH-
-4e-==O2↑+2H2O變大
加H2O陰極:4H2O+4e-==4OH-+2H2↑2H2O==2H2↑
+O2↑電解電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液、活潑金屬的最高價(jià)含氧酸鹽溶液時(shí),如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液,電解是實(shí)質(zhì)是電解水電解原理電解質(zhì)溶液濃度溶液恢復(fù)原狀CuSO4溶液AgNO3溶液
實(shí)例電極反應(yīng)陽(yáng)極:2H2O
-4e-
==4H++O2↑陰極:Cu2++2e-==Cu減小
加CuO陽(yáng)極:2H2O-4e-==4H++O2↑2CuSO4+
2H2O==2Cu+O2↑+2H2SO4電解4Ag++2H2O==4Ag+O2↑+4H+電解陰極:4Ag++4e-==4Ag減小
加Ag2O電解不活潑金屬的含氧酸鹽時(shí),電解質(zhì)和水都有一部分被電解,如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等電解原理(1)水溶液中,K+、Na+、Mg2+、Al3+等離子不可能在陰極放電,即用電解相應(yīng)水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、Al等活潑金屬。(2)電解池的陰極不管是惰性電極(Pt、石墨)還是活性電極,都是電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電,電極本身不可能溶解。(3)若陰極為H+放電,則陰極區(qū)c(OH-)增大;若陽(yáng)極為OH-放電,則陽(yáng)極區(qū)c(H+)增大;若陰極為H+放電,同時(shí)陽(yáng)極為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)。(4)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。電解的規(guī)律方法導(dǎo)引FeCu氯化銅溶液氯化銅溶液CCAB1.分析下圖,屬于電解池的是()CC氯化銅溶液DCD乙醇CuFe習(xí)題鞏固2.用惰性電極電解足量的下列溶液,一段時(shí)間后,再加入一定量的另一種物質(zhì)(方括號(hào)內(nèi)),不能使溶液與原來(lái)溶液一樣的是(
)A.CuCl2[CuCl2]
B.NaOH[H2O]C.NaCl[HCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]D習(xí)題鞏固3.用石墨作電極電解稀Na2SO4溶液的裝置如圖,通電后在電極A和B附近分別滴加一滴石蕊溶液,下列有關(guān)敘述正確的是(
)A.逸出氣體的體積:A電極<B電極B.一電極逸出無(wú)味氣體,另一電極逸出刺激性氣味氣體C.A電極附近呈紅色,B電極附近呈藍(lán)色D.電解一段時(shí)間后,將全部電解液轉(zhuǎn)移到同一燒杯中,充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行訢習(xí)題鞏固4.電解NO制備NH4NO3的工作原理如圖所示,X、Y皆Pt電極,為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充物質(zhì)A。下列說(shuō)法正確的是()
A
習(xí)題鞏固裝置原電池電解池定義形成條件電極名稱將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置①活潑性不同的兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①兩電極接直流電源②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路負(fù)極:較活潑金屬正極:較不活潑金屬(或碳棒)陽(yáng)極:與電源正極相連陰極:與電源負(fù)極相連電解原理原電池與電解池的比較裝置原電池電解池電極反應(yīng)電子流向負(fù)極:氧化反應(yīng),金屬失電子正極:還原反應(yīng),溶液中的陽(yáng)離子得電子
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