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(xiě)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(guò)程。 2認(rèn)識(shí)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(yáng)離子有_，陰離子有_，這些離子來(lái)自于_和_。 (2)通電后，陽(yáng)離子移向_，陰離子移向_。在陽(yáng)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(yáng)極：_ 陰極：_ 電解CuCl2溶液的總離子方程式為_(kāi) 2電解 (1)概念：電解是_的過(guò)程。在電解過(guò)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(guò)程是借助于直流電發(fā)生的，是一個(gè)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(yáng)極與_相連，在陽(yáng)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(guò)程，就是_的過(guò)程，就是在陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。電解法是_手段。 (5)離子的放電 _的過(guò)程稱放電。多種陽(yáng)離子或多種陰離子分別移向陰極、陽(yáng)極時(shí)，_離子優(yōu)先在陰極放電(得到電子)，_離子優(yōu)先在陽(yáng)極放電(失去電子)。 答案： 1(1)Cu2、HCl、OHCuCl2H2O (2)陰極陽(yáng)極ClCu2氧化還原Cl2Cu 2Cl2eCl2 Cu22eCu Cu22Cl CuCl2

3、 2(1)使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)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(gè)電極連接直流電源 兩個(gè)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(yáng)離子在兩極得失電子氧化性強(qiáng)的陽(yáng)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(guò)程電解質(zhì)離解成為自由移動(dòng)的離子的過(guò)程陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極上失、得電子的過(guò)程特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng)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(shí)，一定會(huì)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(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)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(yáng)極。 3電解池的構(gòu)成條件 電源；兩個(gè)電極：陰極和陽(yáng)極；電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)的電解質(zhì)。 4電解過(guò)程及實(shí)質(zhì) (1)電解質(zhì)電離產(chǎn)生的陰、陽(yáng)離子在電流的作用下，定向移動(dòng)，陽(yáng)離子在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰離子在陽(yáng)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(yáng)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(guò)程就是該溶液

5、的電解過(guò)程。 5電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 (1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷。 首先看電極，如果是活性電極(金屬活動(dòng)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(shí)應(yīng)根據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。常見(jiàn)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(yáng)離子的放電順序進(jìn)行判斷，常見(jiàn)陽(yáng)離子的放電順序：AgHg2Fe3Cu2H(H濃度較大時(shí))Pb2Sn2Fe2Zn2H(H濃度較小時(shí))Al3Mg2NaCa2K。 6電解池中電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) (1)陽(yáng)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(yáng)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(yáng)兩組； 分別對(duì)陰、陽(yáng)離子排出放電順序，寫(xiě)出兩極上的電極反應(yīng)式； 合并兩個(gè)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(gè)裝置中，溶液的體積均為200 mL，開(kāi)始時(shí)電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1 mol/L，工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上通過(guò)

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(yáng)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(yáng)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(guò)0.02 mol 電子時(shí)，中陽(yáng)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(méi)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(píng)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(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 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(yáng)極，與電源負(fù)極相連的d為陰極。 在電解過(guò)程中，因Cu2是陽(yáng)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(yáng)極c，在陽(yáng)極放電析出Cl2

9、，會(huì)導(dǎo)致溶液中氯離子濃度降低。答案選C。 答案C 點(diǎn)評(píng)關(guān)鍵是根據(jù)電流方向，判斷a為電源正極，則c為陽(yáng)極，順此“藤”結(jié)合電解CuCl2溶液時(shí)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(gè)基本條件為標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)成電解池的三個(gè)條件：有與直流電源相連的兩個(gè)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(píng)容易把原電池和電解池弄混而無(wú)法正確選擇。二者之間一個(gè)明顯的差異是原電池沒(méi)有電源而電解池需要直流電源。 能用電解原理說(shuō)明的問(wèn)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(guò)電解的原理可以實(shí)現(xiàn)任何溶液被電解時(shí)，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(gè)是原電池：_，哪個(gè)是電解池：_，電極反應(yīng)分別為a：_，b：_，c：_，d：_。 解析A、B表面上無(wú)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(yáng)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(dòng)？ (2)通電后離子如何運(yùn)動(dòng)？ (3)指出a，b電極的名稱。 a是_ b是_ (4)寫(xiě)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(xiě)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(wú)規(guī)則自由運(yùn)動(dòng)。 (2)接通直流電源后，Cl向陽(yáng)極(b極)移動(dòng)，Cu2向陰極(a極)移動(dòng)；溶液中的離子發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流 (3)a：陰極b：陽(yáng)極 (4)a：Cu22eCu，還原 b：2Cl2eCl2，氧化 (5)CuCl2 CuCl2 (6)將濕潤(rùn)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(duì)該溶液以惰性電極進(jìn)行電解，分階段寫(xiě)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(yáng)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(yáng)極上放電的先后順序是ClOHNO 。 溶液中的OH和H均來(lái)自難電離的H2O。電極反應(yīng)式為： 第一階段陽(yáng)極：2Cl2eCl2 陽(yáng)極：Cu22eCu 第二階段陽(yáng)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(yáng)兩組。 (2)分別對(duì)陰、陽(yáng)離子排出放電順序，寫(xiě)出兩極上的電極反應(yīng)式。 (3)合并兩個(gè)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(lèi)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(yáng)極：4OH4e2H2OO2， 總反應(yīng)： (2)自身分解型：無(wú)氧酸(除HF外)、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(除氟化物外，如HCl

14、 、CuCl2等)溶液的電解。如： 陰極：Cu22eCu， 陽(yáng)極：2Cl2eCl2， (3)放氫生堿型：活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(氟化物除外，如NaCl、MgCl2等)溶液的電解。如： 陰極：2H2eH2， 陽(yáng)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(yáng)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(lèi)型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰：2H2eH2陽(yáng)：4OH4e2H2OO2NaOH 水增大增大加水H2SO4水增大減小加水類(lèi)型電

15、極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)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(yáng)離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大加氯化氫 類(lèi)型 電極反應(yīng)特點(diǎn) 實(shí)例 電解對(duì)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(yáng)：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(shí)間后，b極附近溶液呈紅色。下列說(shuō)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(shí)間后，b極附近溶液呈紅色

16、，說(shuō)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(cuò)誤；當(dāng)X為正極時(shí)，Pt作陽(yáng)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(cuò)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(shuō)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(shí)在陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)： 4OH4e2H2OO2，在陰極發(fā)生反應(yīng)：2H2eH2，由于兩極通過(guò)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(shí)，陰極反應(yīng)為Cu22eCu，陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl2eCl2，兩極通過(guò)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(shí)，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(lái)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(lái)什么加什么。 電解CuSO4溶液。陰極：Cu22eCu，陽(yáng)極：4OH4e2H2OO2 從整個(gè)溶液減少的物質(zhì)來(lái)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?，F(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽(yáng)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(kāi)始不久陰極區(qū)溶液呈紅色，而陽(yáng)極區(qū)溶液呈藍(lán)色，對(duì)這個(gè)現(xiàn)象的正確解釋是() 陰極：2H2eH2，使c(OH)c(H)陽(yáng)極：2Cu4e4I2CuII2，I2遇淀粉變藍(lán)陽(yáng)極：Cu2eCu2，Cu2顯藍(lán)色陽(yáng)極：2I2eI2，碘遇淀粉變藍(lán) ABCD 解析注意該題中是用Cu作陽(yáng)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(shí)，根據(jù)電極產(chǎn)物，可將電解過(guò)程明顯分為三個(gè)階段。下列敘述不正確的是 () A陰極只析出I2 B陽(yáng)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(gè)階段。 答案D 1電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是什么？ 對(duì)電解質(zhì)溶液(或熔融態(tài)電解質(zhì))通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，陽(yáng)離子移向陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；