化学：《电解池》电化学基础---电解池全套课件(公开课)：课件一（37张PPT）（新人教选修4）

欢迎进入化学课堂 第四章电化学基础 第三节 电解池 利用导线連接最頂端的銀圓板和最底層的鋅圓板 製造出最早的一個電池 称为 伏打電池 伏打的研究證實 將兩種不同的金屬以导线連接 中間隔有可導電的物質 就會產生電流 思考回忆 1 电解质是指在 能够导电的化合物 2 电离是指电解质在 或 状态下离解成 的过程 3 原电池是 的装置 4 构成原电池的条件是 水溶液或熔融状态下 水溶液 熔融 自由移动离子 把化学能转化为电能 两个电极 电解质溶液或熔融态电解质 形成闭合回路 自发发生氧化还原反应 探究实验1 甲 无现象 没有且不能自发发生原电池反应 甲装置不满足构成原电池的条件 分析原因 探究实验2 如图所示 将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接 浸入盛有CuCl2溶液的烧杯中 再接通12V直流电 观察现象 约3 5min后切断电源 Cu Cl2 阴极 阳极 CuCl2溶液 实践探究 1 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 思考2 在通电时这些微粒各向什么区移动 思考3 猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应 产物可能是哪些 阳离子 Cu2 H 阴离子 Cl OH Cu2 H 向阴极区移动 Cl OH 向阳极区移动 Cl Cl2 OH O2 H2OH OH CuCl2 Cu2 2Cl 阴极区 Cu2 CuH H2 阳极区 实验结果交流 实验记录 有气泡逸出 有红色固体析出 氯气 铜 不能使带火星木条复燃 使淀粉碘化钾试纸变蓝 氧气 氢气 阴极 阳极 1 电解 使直流电通过电解质溶液而在阴 阳两极引起氧化还原反应的过程 叫做电解 3 构成电解池的条件 是电能转变为化学能的装置 直流电源 与电源负极相连的电极为阴极 与电源正极相连的电极为阳极 阴 阳电极 电解质溶液或熔融电解质 2 电解池 电能转变为化学能的装置 一 电解原理 3 电解本质 阳极 和原电池正极相连 发生氧化反应阴极 和原电池负极相连 发生还原反应 决定于放电能力 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电 一 电解原理 放电顺序 阴极 氧化性强的离子先得电子 金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强 越容易得电子 金属 S2 I Br Cl OH 水 NO3 SO42 F 阳极 还原性强的离子先失电子 Ag Hg2 Cu2 H 水 Pb2 Fe2 Na Ca2 K 电解质在水溶液中放电规律 掌握 影响离子放电的因素 水电离产生时浓度极小 除Pt Au 石墨 离子移动通电前 CuCl2 Cu2 2Cl Cu2 Cl 为自由移动的离子 通电后 Cu2 移向阴极 Cl 移向阳极 电极反应 2Cl 2e Cl2 氧化反应 Cu2 2e Cu 还原反应 实验微观解释 一 电解原理 阳极 阴极 Cu2 oooooooooooooooooooo 阴极 阳极 Cu Cl2 电解氯化铜溶液实验装置 e e 单击电子流动 电解池中离子和电子的移动方向 结一结 电极反应 阳氧化 阴还原 离子流向 异性相吸 电子流向 电子从负极流向阴极 经溶液离子导电 再从阳极流回正极 思考 电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果 离子放电的顺序 H Na OH SO42 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 阳极 阴极 1 分析溶液中存在的所有离子 包括水的电离 并分成阳离子组和阴离子组 2 根据放电规律 阳离子在阴极发生还原反应 而阴离子在阳极发生氧化反应 完成电极反应式 注意得失电子守恒 3 由阴阳两电极反应式 合并得总反应式 弱电解质的须保持分子形式 写电极反应 方法小结 掌握方法事半功倍哟 例 以石墨碳棒为电极 请写出分别电解下列溶液时 在阴 阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式 1 NaCl溶液 2 CuSO4溶液 想一想 做做看 阳极 4OH 4e 2H2O O2 4H2O4H 4OH 阴极 2Cu2 4e 2Cu 电解 总反应式 2Cu2 2H2O Cu O2 4H 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 2H2O2H 2OH 总反应方程式 2Cl 2H2O Cl2 H2 2OH 电解 1 溶液中哪些微粒 2 阳极区有哪些离子 阴极区又有哪些离子 3 哪个离子先放电 想一想 H 应该在哪一极生成 OH 在哪一极 电解池与原电池有哪些异同 两电极接直流电源 电解质溶液 形成闭合回路 活泼性不同的两电极 电解质溶液 形成闭合回路 形成条件 将电能转变成化学能的装置 将化学能转变成电能的装置 定义 装置实例 电解池 原电池 装置 电解池与原电池有哪些异同 续 电源负极 电解池阴极电解池阳极 电源正极 电子流向 阳极 氧化反应 溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子阴极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 负极 氧化反应 金属失电子正极 还原反应 溶液中的阳离子得电子 电极反应 阳极 与电源正极相连阴极 与电源负极相连 负极 较活泼金属正极 较不活泼金属 或能导电的非金属 电极名称 电解池 原电池 装置 练习 以石墨作电极 电解下列溶液 写出电极反应及电解总反应式 AgNO3溶液 小试牛刀 阳极 4OH 4e 2H2O O2 4H2O 4H 4OH 阴极 4Ag 4e 4Ag 总反应式 4Ag 2H2O 4Ag O2 4H 通电 三 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H2SO4 HNO3 NaOH Na2SO4等溶液时其电极反应式为 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 解析 例如 电解硫酸钠溶液 增大 水 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 CuCl2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 Cl2 阴极 2H 2e H2 电解盐酸 实质 电解质本身被电解 减小 溶质 电解不活泼金属的含氧酸盐时 电解质和水都有一部分被电解 如电解CuSO4溶液 AgNO3溶液等 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 2Cu2 4e 2Cu 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 需加入一定量金属氧化物 电解CuSO4溶液 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 如电解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 Cl2 阴极 C 2H 2e H2 四 电解原理的应用 1 氯碱工业电解饱和食盐水以制造烧碱 氯气和氢气 1 在NaCl溶液中 NaCl电离出 H2O电离出 通电后 在电场的作用下 向阴极移动 向阳极移动 在阳极 由于容易失去电子 被氧化生成 阳极方程式 2 在阴极 由于容易得到电子被还原生成 使H2O电离向右移动 因此阴极浓度增大 PH 阴极方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Na Cl H OH Cl OH Cl Cl2 H H2 OH 增大 Na H 氯碱工业 总化学方程式 总离子方程式 3 电解前向溶液中滴加酚酞 通电后现象为 两极极板上都有气体产生 如何检验气体的种类 阴极附近的溶液无色变为红色 阳极 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近 产生气体可以使湿润KI淀粉试纸变蓝色 2 避免生成物H2和Cl2混合 因为 1 避免Cl2接触NaOH溶液会反应 使产品不纯 反应方程式 第一个问题 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 混合遇火或遇强光爆炸 解决方法 使用离子交换膜 电解饱和食盐水必须解决两个主要问题 提示 第二个问题 精制食盐水 泥沙 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 SO42 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 SO42 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 引入Ba2 Na Cl Ca2 Ba2 引入OH Na Cl CO32 OH Na Cl 沉降 除泥沙 略过量BaCl2溶液 除SO42 略过量Na2CO3溶液 除Ca2 Ba2 略过量NaOH溶液 除Fe3 Mg2 适量HCl溶液 调节PH除CO32 OH 2 铜的电解精炼 粗铜所含的杂质 Zn Fe Ni Ag Au等 粗铜的精炼 以粗铜为阳极 以纯铜为阴极 以CuSO4溶液为电解液进行电解 阳极 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 Cu 2e Cu2 阴极 Cu2 2e Cu 3 电镀 概念 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程 电镀池形成条件 镀件作阴极 镀层金属作阳极 含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液 电镀的特点 电镀液的组成及酸碱性保持不变 4 电冶金 冶炼活泼金属钠 镁 铝等 制取金属钠 电解熔融状态的氯化钠 通直流电后 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2Na 2e 2Na 总反应 2NaCl 熔融 2Na Cl2 结论 电解法是冶炼金属的一种重要方法 是最强有力的氧化还原的手段 原电池 电解池 电镀池判定规律 若无外接电源 可能是原电池 然后依据原电池的形成条件分析判定 主要思路是 三看 先看电极 两极为导体且活泼性不同再看溶液 两极插入电解质溶液中后看回路 形成闭合回路或两极接触若有外接电源 两极插入电解质溶液中 则可能是电解池或电镀池 当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同 则为电镀池 其余情况为电解池 讨论 比较电解池和原电池的异同 发生氧化还原反应 从而形成电流 电流通过引起氧化还原反应 两个电极 电解质溶液或熔融态电解质 形成闭合回路 自发发生氧化还原反应 电源 电极 惰性或非惰性 电解质 水溶液或熔融态 由电极本身决定正极 流入电子负极 流出电子 由外电源决定阳极 连电源正极阴极 连电源负极 外电路 负极 正极 电源负极 阴极 阳极 电源正极 外电路 正极 负极 电源正极 阳极 阴极 电源负极 负极 Zn 2e Zn2 氧化反应 正极 2H 2e H2 还原原应 阳极 2CI 2e CI2 氧化反应 阴极 Cu2 2e Cu 还原反应 化学能 电能 电能 化学能 设计电池 金属防腐 氯碱工业 电镀 电冶 金属精炼 铜锌原电池 电解氯化铜 练习 1 分析下图 哪个是原电池 哪个是电解池 2 下列说法或实验现象的描述不正确的是 A 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中 铜片表面出现气泡B 把铜片插入氯化铁溶液中 在铜片表面出现一层铁C 把锌粒放入盛有盐酸的试管中 加入几滴氯化铜溶液 气泡放出速度加快D 与电源负极相连的是电解槽的阴极 B 不变 1 28 Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 再见 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全