2024-2025學(xué)年高二化學(xué)同步課堂課件（人教版2019選擇性必修1）第二節(jié) 電解池 第1課時(shí)

第二節(jié)電解池第1課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能第四章電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))2電解原理1本節(jié)重點(diǎn)本節(jié)難點(diǎn)銅粒銅電線銅片銅塊生活中所用的銅制品純度都達(dá)到了99.99%，大自然中很難得到如此純度的銅，那么，我們是通過(guò)什么方式得到的呢？銅的冶煉工藝流程12345原料準(zhǔn)備礦石浸出溶液凈化電解精煉精煉和合金化將含銅的礦石進(jìn)行破碎和磨細(xì)，以便提高礦石的表面積通過(guò)電解方法將銅離子還原成銅金屬。在電解槽中，將浸出液作為電解質(zhì)，兩個(gè)電極(陰極和陽(yáng)極)之間施加電壓，陰極上析出純銅金屬將破碎后的礦石浸入酸性溶液中，使溶解的銅離子進(jìn)入溶液中，通常使用硫酸浸出對(duì)浸出液進(jìn)行凈化處理，去除雜質(zhì)和有害元素。常用的凈化方法包括中和沉淀、溶解和再結(jié)晶等對(duì)銅金屬進(jìn)行再次熔煉和精煉處理電解是個(gè)啥？電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理在U形管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極。把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。實(shí)驗(yàn)步驟：電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理實(shí)驗(yàn)裝置陰極與直流電源的負(fù)極相連陽(yáng)極與直流電源的正極相連CuCl2溶液電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理實(shí)驗(yàn)裝置電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與直流電源負(fù)極相連的石墨棒上逐漸覆蓋一層紅色的固體與直流電源正極相連的石墨棒上有氣泡產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)結(jié)論：CuCl2溶液在通電條件下生成了Cu和Cl2思考：電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理理論分析通電前，Cu2+和Cl-在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)通電時(shí)，Cu2+和Cl-在溶液中改作定向運(yùn)動(dòng)陽(yáng)極上Cl-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)陰極上Cu2+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理理論分析陽(yáng)離子(Cu2+)向陰極(與直流電源的負(fù)極相連)遷移陰離子(Cl-)向陽(yáng)極(與直流電源的正極相連)遷移以上這個(gè)過(guò)程叫做放電通過(guò)之前的學(xué)習(xí)，我們知道：水分子也會(huì)電離，即溶液中存在著氫離子和氫氧根離子，這些離子是否參與反應(yīng)呢？電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理理論分析通電前，Cu2+和Cl-在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)CuCl2Cu2++2Cl-H2OH+OH-+通電時(shí)，Cu2+和Cl-在溶液中改作定向運(yùn)動(dòng)Cu2+、H+向陰極遷移Cl-、OH-向陽(yáng)極遷移放電順序2e-2Cl-Cl2↑－放電順序2e-Cu2++Cu電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理理論分析Cu2+、H+向陰極遷移Cl-、OH-向陽(yáng)極遷移還原反應(yīng)Cu2+＞H+氧化反應(yīng)Cl-

＞OH-總反應(yīng)：Cu2++2Cl-Cu+Cl2↑電解思考：離子放電順序如何判斷呢？離子放電順序?qū)嵸|(zhì)：陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)弱順序，陰離子還原性強(qiáng)弱順序溶液中只考慮部分只在熔融狀態(tài)下放電濃度很大時(shí)排在H+前溶液中只考慮部分電解原理實(shí)驗(yàn)室探究：電解得粗銅的原理離子放電順序陰離子放電順序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-還原性減弱放電能力減弱(與金屬活動(dòng)順序表相反)氧化性減弱放電能力減弱Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陽(yáng)離子放電順序電解原理使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程電解把電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置電解池(電解槽)陰離子陰極陽(yáng)極氧化反應(yīng)還原反應(yīng)陽(yáng)離子電解池示意圖陽(yáng)極陰極電源溶液中離子陰離子陽(yáng)離子電極反應(yīng)放電順序e-e-思考：請(qǐng)依據(jù)電解的基本原理，預(yù)測(cè)電解

飽和食鹽水的產(chǎn)物，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))預(yù)測(cè)：電解飽和食鹽水的產(chǎn)物(氯堿工業(yè))理論分析通電前，Na+和Cl-在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)NaClNa++2Cl-H2OH+OH-+通電時(shí)，Na+和Cl-在溶液中改作定向運(yùn)動(dòng)陰極陽(yáng)極e-e-Na+Cl-Cl-Na+H+OH-Na+H+OH-Cl-思考：陰極區(qū)域?yàn)槭裁醋兗t？在上述反應(yīng)中，由于H+在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近水的電離平衡，促進(jìn)了水的繼續(xù)電離(H2O

H++OH-，右移)，使陰極區(qū)溶液中OH-的濃度增大而呈堿性。電解CuCl2溶液電解飽和NaCl溶液對(duì)比上述兩組實(shí)驗(yàn)作用的陰極電極材料，思考：鐵作為陰極的電極材料，能起到什么作用？陽(yáng)極能否用鐵作為電極材料？陰極陽(yáng)極石墨石墨陰極陽(yáng)極鐵釘石墨溶液中微粒在陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極材料是不得電子的，給傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的電子的提供存儲(chǔ)的場(chǎng)所，本身不參與反應(yīng)。陰極用金屬材料，目的在于增強(qiáng)電解池的導(dǎo)電性能。電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))預(yù)測(cè)：電解飽和食鹽水的產(chǎn)物(氯堿工業(yè))實(shí)驗(yàn)結(jié)論陽(yáng)極陰極離子分析電極反應(yīng)產(chǎn)物檢驗(yàn)方法總反應(yīng)Cl-、OH-2e-2Cl-Cl2↑－Na+、H+2e-2H++H2↑2e-[2H2OH2↑

+2OH-]+點(diǎn)燃法檢驗(yàn)H2酚酞溶液檢驗(yàn)堿性2NaCl+2H2O電解H2↑+2NaOH+Cl2↑濕潤(rùn)淀粉KI試紙檢驗(yàn)Cl2思考：能否用該電解池制備Cl2、H2

和NaOH？2NaCl+2H2O電解H2↑+2NaOH+Cl2↑陰極區(qū)域陽(yáng)極區(qū)域原因一：Cl2與NaOH反應(yīng)原因二：H2與Cl2混合易爆炸H2+

Cl22HCl一定條件Cl2+

2OH-

ClO-

+

Cl-

+

H2O不能，原因如下：若能控制溶液中離子的移動(dòng)，即可解決上述問(wèn)題思考：如何怎樣改進(jìn)上述裝置呢？電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))離子交換膜離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成的含義能選擇性地通過(guò)離子，起到平衡電荷，形成閉合回路的作用作用能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))離子交換膜分類和應(yīng)用陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò)陰離子交換膜：只允許陰離子和水分子通過(guò)，阻止陽(yáng)離子和氣體通過(guò)質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子(H+)和水分子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜質(zhì)子交換膜H+H+Na+H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡鹽水H2O(含少量NaOH)精制飽和NaCl溶液OH-Na+電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))裝置改進(jìn)Na+H+OH-Cl-陰極陽(yáng)極陽(yáng)離子交換膜e-e-電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))裝置改進(jìn)H+Cl-H2Cl2NaOH溶液淡鹽水H2O(含少量NaOH)精制飽和NaCl溶液OH-陽(yáng)離子交換膜Na+Na+思考：若將飽和氯化鈉溶液換成熔融狀態(tài)下的氯化鈉，電極反應(yīng)如何？Na+Cl-Na+Cl-熔融狀態(tài)下的氯化鈉陽(yáng)極陰極總反應(yīng)2Na++2e-＝2Na2Cl-

－2e-＝Cl2

2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑電解工業(yè)上制備金屬鈉e-e-工業(yè)上銅的冶煉1．下列關(guān)于電解池工作原理的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是(

)A．電解池是一種將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置B．電解池中發(fā)生的反應(yīng)是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)C．電解池工作時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)D．與原電池不同，電解池放電時(shí)，電極本身不會(huì)參加電極反應(yīng)答案D解析如果陽(yáng)極是活潑電極，電極本身失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。2．關(guān)于如圖所示①②兩個(gè)裝置的敘述正確的是(

)A．裝置名稱：①是原電池，②是電解池B．硫酸濃度變化：①增大，②減小C．電極反應(yīng)式：①中陽(yáng)極：2H2O－4e－==4H＋＋O2↑，②中正極：Zn－2e－==Zn2＋D．離子移動(dòng)方向：①中H＋向陰極方向移動(dòng)，②中H＋向負(fù)極方向移動(dòng)答案B解析①為電解池，電解水，陽(yáng)極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，硫酸的濃度增大；②為原電池，溶液中的氫離子移向正極，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，硫酸的濃度減小。3．若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，則下列關(guān)于該裝置的有關(guān)說(shuō)法中正確的是(

)A．該裝置可能是原電池，也可能是電解池B．該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽(yáng)極C．該裝置只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸D．該裝置只能是原電池，電解質(zhì)溶液不可能是鹽酸答案B解析銅和鹽酸或稀硫酸不能自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，銅和硝酸能自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，但生成的氣體是氮氧化物而不是氫氣，所以該反應(yīng)只能是電解池反應(yīng)而不是原電池反應(yīng)，該裝置只能構(gòu)成電解池不能構(gòu)成原電池；該電解池中，銅作陽(yáng)極，陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電解池的陽(yáng)極必須是銅電極，故答案選B。4.如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷正確的是(

)

A．a(chǎn)為負(fù)極、b為正極B．a(chǎn)為陽(yáng)極、b為陰極C．電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過(guò)程中，氯離子濃度不變答案C解析電流從電源的正極流出，因此a為正極，b為負(fù)極，則c為陽(yáng)極，d為陰極。電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)分別為陽(yáng)極(c電極)：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極(d電極)：Cu2＋＋2e－===Cu，故C項(xiàng)正確。選項(xiàng)ABCDa電極陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子陰