人教版高中选修化学：电解池优秀课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节,电 解 池,第四章 电化学基础,第三节 第四章 电化学基础,原电池：把化学能转化为电能的装置。,电解池：把电能转化为化学能的装置。,电解池相当于,用电器,与直流电源两极相联。,阴极,与电源负极相联的极。,阳极,与电源正极相联的极,。,-,+,电离：电解质在溶液或熔融状态下离解为自由移动离子的过程。,原电池：把化学能转化为电能的装置。电解池：把电能转化为化学能,右图是电解熔融氯化钠示意图。,2,通电后电极分别发生了什么反应,?,请写出两电极上电极反应式。,阳极,: 2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,(,氧化反应,),阴极,: 2Na,+,+2e,-,=2Na,(,还原反应,),电子流向,:,负极 阴极 溶液 阳极 正极,e,-,e,-,3,请分析电解过程中电子的流向。,讨论下列问题：,1.,通电前和通电后,(,下右,),熔融氯化钠中,Na,+,和,Cl,-,的运动有何差异,?,请在右图中用箭头表示,Na,+,和,C1,-,的运动情况：,e,-,右图是电解熔融氯化钠示意图。2通电后电极分别发生了什,电解熔融氯化钠,通电前,Na,+,、,Cl,-,在,_,运动。,通电后,Na,+,向,_,极移动，,Cl,-,向,_,极移动。,电子从电源负极流向,_,极,电极反应为,_ _,发生,_,反应。,电子从电解池阳极流向,_,极,电极反应为,_,发生,_,反应。,总反应为,_,。,阴,无规则自由,阳,电解池阴,2NaCl,2Na +Cl,2,氧化,还原,电源正,2Na,+,+ 2 e,-,=2,Na,2Cl,-,-2e,-,= Cl,2,电解熔融氯化钠通电前,Na+、Cl- 在 _,电解：,在,直流电,的作用下，两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做,电解,。,电解是,最强有力的氧化还原手段,，能使许多在通常条件下不能发生的氧化还原反应得以进行，因此在生产中有着许多重要的用途。,一、电解原理,如：,电解熔融的氯化镁制取金属镁；,电解熔融的氧化铝制取金属铝等,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,电解：在直流电的作用下，两电极上分别发生氧化反应和还原反应的,上述例子是电解熔融盐的情况。,假如是电解质溶液的电解又会发生什么反应呢？,实践探究,向氯化铜溶液中通入直流电,A,：理论先行,思考,1,：,氯化铜溶液中含有哪些微粒,?,CuCl,2,Cu,2+,+2Cl,-,H,2,O H,+,+ OH,-,阳离子：,Cu,2+,H,+,;,阴离子：,Cl,-,OH,-,思考,2,：,在通电时这些微粒各向什么区,移动,？,Cu,2+,H,+,向阴极区移动,；,Cl,-,OH,-,向阳极区移动,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,上述例子是电解熔融盐的情况。实践探究向氯化铜溶液中通入直流电,思考,3,：,猜想在通电时在阳极和阴极各会是何种离子放电？产物可能是哪些？,Cl,-,Cl,2,OH,-,O,2,Cu,2+,Cu,H,+,H,2,阴极区：,阳极区：,【,实验,4-2】,向氯化铜溶液中通入直流电,B:,实践检验,实验,:,将两根,石墨,棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入,U,型管的,CuCl,2,溶液中，再接通,12V,直流电约,3min,观察现象。,当离子到达电极时,可失去电子或得到电子,发生氧化还原反应,这个过程叫放电。,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会是何种离子放电？产物可能,现象,阳极,-,有气泡产生,O,2,? Cl,2,?,如何,检验,?,阴极,：,有红色的固体,Cu,解释：,阳极,：,阴极,-,2Cl,-,-2e,-,= Cl,2,Cu,2+,+2e,-,= Cu,总反应式：,Cu,2+,+2Cl,-,= Cl,2,+ Cu,电解,可用湿润,KI,淀粉试纸检验，若试纸变蓝，证明产生氯气。,CuCl,2,= Cl,2,+ Cu,电解,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,现象阳极-有气泡产生O2? Cl2?如何检验?阴极：有,【,活动,探究,】,电解饱和食盐水,1.,原理分析,可能的电极反应,阳极,：,2Cl,-,2e,-,Cl,2,或,4OH,-,4e,-,O,2,2H,2,O,阴极,：,Na,e,-,Na,或,2H,2e,-,H,2,可能的实验现象：,阳极有气泡冒出（,Cl,2,还是,O,2,）,阴极有气泡冒出（,H,2,）,同时发生还是有先有后？,NaCl,溶液和熔融,NaCl,均可导电。电解食盐水也能象电解,CuCl,2,溶液得到,Cu,一样得到,Na,吗？,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,【活动探究】电解饱和食盐水1. 原理分析同时发生还是有先有,2.,方案设计,阴,极,阳,极,电极,在阴极收集一试管气体，用大拇指堵住倒置试管管口，移近酒精灯火焰，松开大拇指，若听到爆鸣声，说明阴极有,H,2,产生,H,2,在饱和,NaCl,溶液中滴入酚酞试液,若阴极附近溶液变红,说明阴极区有,NaOH,产生,NaOH,将带火星的小木条放在阳极附近，若木条复燃，说明阳极有,O,2,产生,O,2,将湿润的淀粉,KI,试纸放在阳极附近，若试纸变蓝，说明阳极有,Cl,2,产生,Cl,2,检验方法,可能产物,【,活动,探究,】,电解饱和食盐水,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,2. 方案设计电极在阴极收集一试管气体，用大拇指堵住倒置试管,3.,方案设计与实施,实验方案：,在,U,形管里装入饱和食盐水，在,U,形管两端各滴入几滴酚酞试液，插入两根石墨棒作电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源，观察,U,形管内的现象和试纸颜色的变化，把带火星的小木条放在阳极附近，观察现象。,实验现象：,在阳极石墨棒上有气泡产生，并使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，不能使带火星的木条复燃；在阴极石墨棒上有气泡产生，阴极附近的溶液变红。,实验结论：,阳极区有,Cl,2,生成，阴极区有,H,2,和,NaOH,生成。,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,3. 方案设计与实施人教版高中选修4化学4-3：电解池(共3,为何当一个电极周围存在多种可能放电的离子时，离子不是一起放电，而是只有一种离子放电？而离子放电的能力与什么因素有关呢？,思考：,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,为何当一个电极周围存在多种可能放电的离子时，离子不,离子的放电顺序,用石墨（,Pt),作电极时,阳极上阴离子的放电顺序是：,Cl, OH,阴极上阳离子的放电顺序是：,H,+, Na,进一步探索：电解,CuCl,2,时离子的放电顺序如何？为什么会有这样的顺序？你能得出什么规律吗？,阳极上,：,Cl,-,OH,-,阴极上,：,Cu,2+,H,+,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,离子的放电顺序阳极上：Cl- OH-人教版高中选修4化学,阴极,：,电子，发生,_,反应，离子,越强，放电越容易。,常见阳离子在阴极的放电顺序：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Fe,2+,Zn,2+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,阳极,：,电子，发生,_,反应，离子,越强，放电越容易。,当阳极为惰性电极,(,石墨、铂,),时,常见阴离子放电顺序：,阳离子得,还原,氧化性,阴离子失,氧化,还原性,（与金属活动性顺序相反）,（无氧酸根,氢氧根,含氧酸根）,金属,S,2-, I,-, Br,-, Cl,OH,-,含氧酸根, F,-,除,Pt,、,Au,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,阴极： 电子，发生_反应，,写出电解饱和食盐水的电极反应式和总反应式,:,阳极：,2Cl,2e,Cl,2,（氧化反应）,阴极：,2H,2e,H,2,（还原反应）,总反应式：,2NaCl+2H,2,O = 2NaOH+ H,2,+ Cl,2,阴极产物,阳极产物,电解,思考,：,随着电解的进行，气体产物会一直都是,H,2,和,Cl,2,吗？,当食盐浓度降得很低时，变成电解水，产生,H,2,和,O,2,。,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,人教版高中选修化学：电解池优秀,ppt,课件,写出电解饱和食盐水的电极反应式和总反应式:阴极产物阳极产物电,电解规律：,(,用惰性电极电解时,),1,、电解,活泼金属含氧酸盐,及,强酸,、,强碱,的水溶液即是,电解水,（如,:KNO,3,、,Na,2,SO,4,、,H,2,SO,4,、,NaOH,、,KOH,等溶液）。,2,、电解,无氧酸,及,不活泼金属无氧酸盐,溶液即是,电解质本身电解,（如：,HCl,、,H,2,S,、,H,I,、,CuCl,2,等）。,3,、电解,活泼金属无氧酸盐,或,不活泼金属含氧酸盐,溶液即,同时电解水,和,电解质,。（如：,NaCl,、,K,I,、,CuSO,4,、,AgNO,3,等）,.,电解规律：(用惰性电极电解时),分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，,电解规律,(,用惰性电极电解时,),电解,含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液,时，如电解,H,2,SO,4,、,HNO,3,、,NaOH,、,Na,2,SO,4,等溶液,阳极 ：,4OH,4e,2H,2,O +O,2,阴极：,4H,+,+4e,2H,2,总反应：,2H,2,O,O,2, +2H,2,电解,电解后溶液中溶质的质量分数,，若要恢复,原来的浓度，只需加入一定量的,即可。,实质：电解水,例如：电解硫酸钠溶液,增大,水,电解规律(用惰性电极电解时)电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属,电解,无氧酸溶液,(,氢氟酸除外,),、不活泼金属的,无氧酸盐溶液,，如电解盐酸,、,CuCl,2,溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数,，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的,(,通入一定量的,HCl,气体,),阳极：,2Cl,-,- 2e,-,Cl,2,阴极：,2H,+,+ 2e,-,H,2,总反应：,2HCl,Cl,2, + H,2,电解,例：电解盐酸,实质：电解质本身被电解,减小,溶质,电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 电解后溶,电解,不活泼金属含氧酸盐,时，电解质和水都,有部分被电解，如电解,CuSO,4,溶液、,AgNO,3,溶液等。,阳极 ：,4OH,4e,2H,2,O +O,2,阴极：,2Cu,2+,+4e,2Cu,总反应：,2CuSO,4,+2H,2,O,2Cu+O,2, +2H,2,SO,4,电解,电解后原溶液中溶质的质量分数,，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量,。,例：电解,CuSO,4,溶液,减小,金属氧化物,电解不活泼金属含氧酸盐时，电解质和水都阳极 ： 4OH,电解,活泼金属的含氧酸盐溶液,时，电解质和水,都有一部分被电解。,例：电解,NaCl,溶液等。,电解后原溶液中溶质的质量分数,减小,，若要恢,复原来的组成和浓度，需通入一定量的,HCl,。,阳极,(C),：,2Cl,2e,Cl,2,阴极,(C),：,2H,+,+2e,H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+ Cl,2,+ H,2,电解,电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水 电解,练习：写出下列溶液电解的电极反应和总反应方程式,(,以石墨为电极,),。,硫酸溶液,：,氢碘,酸,：,NaOH,溶液,:,CuBr,2,溶液：,KCl,溶液：,CuSO,4,溶液：,KNO,3,溶液：,2,HI,H,2,+,I,2,2H,2,O 2H,2, + O,2,2H,2,O 2H,2, + O,2,2CuBr Cu + Br,2,2KCl + 2H,2,O 2KOH + H,2,+ Cl,2,2CuSO,4,+ 2H,2,O 2Cu + O,2,+ 2H,2,SO,4,2H,2,O 2H,2, + O,2,练习：写出下列溶液电解的电极反应和总反应方程式 (以石墨为电,化学与生活,家用环保型消毒液发生器,某学生想制作一种家用环保型消毒液 发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。电解过程为使,Cl,2,吸收完全，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如右图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是,:,A. a,为正极，,b,为负极；,NaClO,和,NaCl,B. a,为负极，,b,为正极；,NaClO,和,NaCl,C. a,为阳极，,b,为阴极；,HClO,和,NaCl,D. a,为阴极，,b,为阳极；,HClO,和,NaCl,B,二、电解原理的应用,Cl,2,阳极,阴极,+,-,NaClO,化学与生活 家用环保型消毒液发生器 某学生想制作一种家用,在工业生产中，用阳离子交换膜（只允许阳离子通过）将阴极区与阳极区隔开，使阴极区的,OH,-,不能进入阳极区。,a.,Cl,在阳极失电子生成,Cl,2,，,OH,-,若,进入阳极区会与,Cl,2,反应，既减少,Cl,2,的产量，又会生成,NaClO,使产品不纯。,b.,H,2,和,Cl,2,在光照下混合的后果严重。,工业上电解饱和食盐水制备,NaOH,和,Cl,2,时会遇到什么问题？,1,、电解饱和食盐水,氯碱工业,化学与技术,氯碱工业中使用阳离子交换膜,在工业生产中，用阳离子交换膜（只允许阳离子通过）将阴极区与阳,2,、电镀,应用电解原理在需要保护的金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。,思考：,（,1,）,硫酸铜为电解液，把铜片接正极，铁钉接负极时，会看到什么现象？,思考：,为什么铁钉上的铜会消失？,电镀时，溶液中的离子浓度、,pH,是否改变？,当金属或合金作正极时，金属的失电子能力比离子强，所以是金属放电（溶解）。,（,2,）当把两极反接，又会有什么现象？,通过两极的电量相等，被氧化的金属原子与被还原的金属离子个数相等，离子浓度和,pH,均不变。,铜片溶解，铁片附上一层铜。,铁片上的铜溶解消失。,2、电镀 应用电解原理在需要保护的金属表面镀上一薄层,电镀时,镀层金属作,阳极,，待镀金属件作,阴极,，含有镀层金属离子的溶液作,电镀液,。,做一做：,（,1,）设计一个电镀池，在铁件上镀锌，写出电极反应式。,（,2,）设计一个电镀池，在铁件上镀银，,写出电极反应式。,（,2,）阳极：银板,阴极：铁件,电镀液：,AgNO,3,溶液,阳极,:,Ag e,-,= Ag,+,阴极：,Ag,+,+ e,-,=Ag,阳极,:,Zn 2e,-,= Zn,2+,阴极：,Zn,2+,+ 2e,-,=Zn,（,1,）阳极：锌板,阴极：铁件,电镀液：,ZnCl,2,(,或,ZnSO,4,),溶液,疑问：从阴极离子放电次序，,Zn,2+,为何比,H,+,先放电？,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),电镀时,镀层金属作阳极，待镀金属件作阴极，含有镀层,在,实际生产中，为了取得均匀细密的镀层，必须控制电解液中金属的离子浓度及其在阴极上的沉积速度，所以经常会加入,KCN,使金属离子形成氰合金络离子，如,Ag(CN),2,-,、,Zn(CN),4,2-,等。由于氰化物剧毒，对生产工人的健康和环境造成很大威胁研究无毒络合剂的无氰电镀成为重要课题。,在电镀生产中，还要通过控制电压、电流密度等才能得到高质的镀层。,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),在实际生产中，为了取得均匀细密,工业上利用电解原理可以将粗铜进行电解精炼，得到纯（精）铜。,思考：精炼时，什么作阴极？什么作阳极？什么作电解液？电解反应式？,阴极（纯铜片）：,Cu,2+,+ 2e,-,= Cu,如果粗铜中的杂质比铜稳定，是铜失电子溶解，杂质以单质形态沉积在电解槽底部阳极泥中；若杂质比铜活泼，则杂质也失电子溶为阳离子。但由于电解质溶液中,Cu,2+,浓度要大得多，因此阴极得电子的还是,Cu,2+,。,阳极（粗铜棒）：,Cu 2e,-,= Cu,2+,（,Zn,、,Ni,、,Fe,等也能氧化溶解为离子进入溶液）,3,、电解精炼,铜,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),工业上利用电解原理可以将粗铜进行电解精炼，得到纯（精）,在电解精炼铜生产中，硫酸铜溶液要定时更换，原因是：,1,、其浓度随生产的进行会逐渐下降（,溶出的铜离子比沉积的铜原子的量要少，为什么？）。,2,、电解液中的杂质离子的浓度逐渐增大。,在电解精炼铜生产中产生的阳极泥里可回收贵重金属，具有很高经济价值。,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),在电解精炼铜生产中，硫酸铜溶液要定时更换，原因是：,4,、电冶金,电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是冶炼金属的一种重要方法。,对活泼金属（锌之前）单质的制取，电解法几乎是唯一可行的工业生产方法。,思考：电解时只能用熔融化合物为原料，不能用溶液（为什么？）,原理,:,电解纯净的熔融状,Al,2,O,3,原料：铝土矿经过一系列提纯得到氧化铝。,（为什么不用,AlCl,3,?),电解法冶炼铝,人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),人教版高中选修,4,化学,4-3,：电解池,(,共,35,张,PPT),4、电冶金 电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是,阳极,：,6O,2-,-12 e,-,= 3O,2,阴极,：,4Al,3+,+ 12e,-,= 4Al,通电,总式,：,2Al,2,O,3,4Al+3O,2,助熔剂：冰晶石（,Na,3,AlF,6,六氟合铝酸钠）,电极材料：碳,电解液：熔融氧化铝,原理,:,电解纯净的熔融状,Al,2,O,3,需要定期补充,第一次电解所得的铝纯度为,95,98%,，还可以进一步电解精炼，精炼铝的纯度可达,99.999%,。,阳极：6O2-12 e- = 3O2 通电总式：2Al2,冶炼铝设备图,C,电解质,烟罩,熔融态铝,钢壳,钢导电棒,阴极,C,耐火材料,冶炼铝设备图 C电解质烟罩熔融态铝钢壳钢导电棒阴极C耐火材料,练一练：,写出用电解法制取下列金属单质的电极反应式和总反应式。,（,1,）以氯化钠制取金属钠,（,2,）以氯化钾制取金属钾,（,2,）以无水氯化镁制取镁,练一练：,三、电化学的有关计算,题型：,求电极产物的质量,(,或气体体积,),、电解质溶液浓度或,pH,变化。,解题要领,:,原电池或电解池工作时各电极上得失电子数相等，通过的电量相等；串联电路电流强度相等。一般利用得失电子守恒找出关系式即可求解。,例题,1,、,基础训练,P135,【,例,3】,三、电化学的有关计算题型：求电极产物的质量(或气体体积)、电,Ag,负,-,+,电镀,0.025mol/L,13,阴极,阴 阳 阴 阳 阴 阳,Ag负-+电镀0.025mol/L13阴极阴 阳,