江蘇省邳州市第二中學(xué)學(xué)高中化學(xué)第三章《電解池時》課件新人教版選修

1、第三節(jié)電解池共六十三頁課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1.理解電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2了解電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉(jnglin)銅以及電冶金等電解原理的應(yīng)用。3掌握電解原理的有關(guān)計算。共六十三頁新知初探自學(xué)導(dǎo)引自主(zzh)學(xué)習(xí)一、電解原理1電解的概念使電流通過(tnggu)_溶液而在陰、陽兩極引起_的過程。電解質(zhì)氧化還原反應(yīng)共六十三頁2電解池(1)概念：將_轉(zhuǎn)變(zhunbin)為_的裝置。電能(dinnng)化學(xué)能共六十三頁(2)陽極(yngj)與陰極陽極：與電源_相連的電極。陰極：與電源_相連的電極。(3)構(gòu)成條件(如圖)_電源；兩個電極；電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；_。正極

2、(zhngj)負(fù)極直流構(gòu)成閉合回路共六十三頁(4)工作(gngzu)原理電極名稱陰極陽極實驗現(xiàn)象有_物質(zhì)析出有_氣體生成離子移動陽離子移向陰離子移向反應(yīng)類型_反應(yīng)_反應(yīng)電極反應(yīng)式Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2電池反應(yīng)紅色(hngs)黃綠色還原氧化共六十三頁結(jié)論：電解質(zhì)溶液(rngy)的_過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程。導(dǎo)電(dodin)共六十三頁二、電解原理的應(yīng)用1電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣(1)在NaCl溶液中存在著Na、Cl、H、OH四種離子,且陰、陽離子的放電(fng din)順序為: Cl_OH，H _Na。即陰、陽共六十三頁兩極的電極(dinj)反應(yīng)分別為：陽極：2Cl2e

3、=Cl2，發(fā)生了_反應(yīng)。陰極：2H2e=H2，發(fā)生了_反應(yīng)。氧化(ynghu)還原共六十三頁氯堿工業(yè)(gngy)共六十三頁2電鍍(1)定義：電鍍是應(yīng)用_原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他_或_的方法(fngf)。(2)電鍍池的構(gòu)成電解(dinji)金屬合金共六十三頁3電解(dinji)精煉銅共六十三頁2Cl2e=Cl22Na2e=2Na共六十三頁自主體驗判斷正誤1在電解池中，與外接電源正極相連的電極是陽極(yngj)。()2用惰性電極電解稀硫酸，實質(zhì)上是電解水，故溶液pH不變。()3電解任何物質(zhì)陽極上失電子數(shù)與陰極上得電子數(shù)相等。()共六十三頁4電解精煉銅時，用純銅作陽極，粗銅作陰極。()5工業(yè)

4、上用電解熔融氧化鎂的方法制取Mg。()6用U形管作電解飽和食鹽水的實驗，通電前在U形管的兩端滴加幾滴石蕊試液(sh y)，通電后陽極處溶液變藍(lán)。()答案：1. 2.3.4.5.6.共六十三頁要點突破講練互動電解時電極產(chǎn)物的判斷探究導(dǎo)引1 電解飽和(boh)食鹽水時陰極區(qū)溶液為什么呈堿性？共六十三頁提示：電解(dinji)飽和食鹽水過程中，因離子放電順序為HNa，所以H在陰極上得電子而生成H2，破壞了水的電離平衡，促進(jìn)了水的電離；使陰極區(qū)溶液中c(OH)c(H)，所以陰極區(qū)溶液呈堿性。共六十三頁要點歸納1陽極產(chǎn)物(chnw)的判斷共六十三頁陰離子放電順序：即：活性陽極(金屬)無氧酸根(sungn

5、)離子OH含氧酸根離子。共六十三頁2陰極產(chǎn)物的判斷與電極材料無關(guān)，直接(zhji)根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。陽離子放電順序：共六十三頁共六十三頁特別(tbi)提醒共六十三頁即時應(yīng)用1(2012東莞高二檢測)用惰性電極電解(dinji)稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時間陰極和陽極上分別析出的物質(zhì)分別是()AH2和Cl2BCu和Cl2CH2和O2 DCu和O2共六十三頁共六十三頁探究導(dǎo)引2電解精煉銅時，CuSO4溶液的濃度如何變化？提示：由于陽極上溶解的金屬為Fe、Zn、Ni、Cu等，而在陰極上只有Cu析出(xch)，根據(jù)電子守恒，溶解的Cu的量小于析出的Cu的量，所

6、以溶液中CuSO4的濃度逐漸減小。惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律共六十三頁要點(yodin)歸納1鹽溶液放電順序：共六十三頁共六十三頁共六十三頁共六十三頁共六十三頁共六十三頁共六十三頁特別提醒(1)若陰極(ynj)為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大, pH增大;若陽極區(qū)OH放電,則陽極區(qū)c(H)增大，pH減小;若陰、陽極同時有H、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)。共六十三頁(2)電解質(zhì)溶液(rngy)恢復(fù)原狀的方法：“少什么加什么，少多少加多少，一般加陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的反應(yīng)物”。共六十三頁即時(jsh)應(yīng)用2下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放100 g 5.

7、00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。共六十三頁共六十三頁(1)接通電源，經(jīng)過一段時間后，測得丙中K2SO4濃度為10.47%,乙中c電極質(zhì)量增加(zngji)。據(jù)此回答問題：電源的N端為_極；電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_；共六十三頁列式計算電極b上生成(shn chn)的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積：_；電極c的質(zhì)量變化是_g；共六十三頁電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡述(jin sh)其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；共六十三頁(2)如果電解(dinji)過程中銅全部析出，此時電解(dinji)能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？

8、_。共六十三頁解析：(1)乙中c電極質(zhì)量增加，說明c處發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22e=Cu，c電極應(yīng)為陰極，則M為負(fù)極，N為正極(zhngj)。甲中放的是NaOH溶液，電解時實質(zhì)上是電解水，b電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH4e=2H2OO2。而要求算出b電極上產(chǎn)生的氣體體積，就必須先根據(jù)丙中K2SO4濃度的變化計算出轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目。共六十三頁設(shè)丙中電解水的質(zhì)量為x g，由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等可得：10010%(100 x) 10.47%，x4.5 g，所以(suy)整個反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子，根據(jù)電極方程式可計算出b電極放出的O2為0.125 mol，其體積為2.8 L，c電極上析出的銅為0.

9、25 mol,其質(zhì)量為16 g。共六十三頁甲中電解的是水，NaOH濃度增大；乙中水電離出來的OH放電，H濃度增大；丙中電解的也是水，雖然K2SO4濃度變大，但pH不變。(2)銅全部析出時溶液(rngy)變?yōu)镠2SO4溶液，電解仍可以進(jìn)行。共六十三頁共六十三頁16堿性增大，因為(yn wi)電解后，水量減少,溶液中NaOH濃度增加酸性增大，因為陽極上OH生成O2，溶液中H濃度增加酸堿性大小沒有變化，因為K2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性(2)能繼續(xù)進(jìn)行，因為CuSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)共六十三頁題型探究權(quán)威預(yù)測電解原理的應(yīng)用例1 (2010高考海

10、南卷改編題)利用(lyng)電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是()共六十三頁A電解時以精銅作陽極B電解時陽極發(fā)生還原(hun yun)反應(yīng)C精銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是Cu=Cu22eD電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥共六十三頁【解析】電解法精煉金屬銅時，粗銅作陽極，失去(shq)電子逐漸溶解，Cu2得到電子后析出，附著在陰極上，故精銅作陰極；在電解池中，陰極接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，陽極接電源的正極,發(fā)生氧化反應(yīng)，A、B、C錯誤；共六十三頁越活潑的金屬越易失去電子，故比銅活潑的Fe、Zn先失去電子,變成Fe2、Zn2進(jìn)入溶液，然后

11、是銅失去電子,變成Cu2進(jìn)入溶液, 因Ag、Pt等金屬不如(br)銅活潑，故在銅溶解后便沉淀在陽極底部成為陽極泥，D正確?！敬鸢浮緿共六十三頁【規(guī)律方法】分析電解原理應(yīng)用的主要思路：通電前：判斷電解質(zhì)溶液的電離過程(guchng)(包括電解質(zhì)和水的電離)及存在的離子。通電后：判斷陰、陽離子的放電順序及離子的移動方向。電解結(jié)果：分析兩極現(xiàn)象、水的電離平衡、離子濃度、溶液酸堿性、pH變化等。共六十三頁 用兩支惰性電極插入500 mL AgNO3溶液(rngy)中，通電電解，當(dāng)電解液的pH從6.0變?yōu)?.0時(設(shè)電解時陰極沒有氫氣析出且電解液在電解前后體積變化可以忽略)，電極上析出銀的質(zhì)量大約是()

12、A27 mgB54 mgC108 mg D216 mg有關(guān)電解的計算例2共六十三頁【解析】在陽極，水電離出的OH放電，破壞了水的電離平衡，H濃度增大。由題意知：n(H)0.5 L(103106)molL15104mol，陰陽兩極得失電子數(shù)目相等,陰極析出的銀的物質(zhì)(wzh)的量等于陽極產(chǎn)生H的物質(zhì)的量，m(Ag)5104mol108 gmol1103mg/g54 mg?！敬鸢浮緽共六十三頁【規(guī)律方法】電化學(xué)計算的常用方法(1)根據(jù)電子守恒計算用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應(yīng)式中的計量(jling)關(guān)系計算先寫出電極

13、反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式或直接共六十三頁運(yùn)用總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。(3)根據(jù)關(guān)系式計算利用得失電子守恒關(guān)系(gun x)建立已知量與未知量之間的橋梁，建立所需關(guān)系(gun x)式。如4e4Ag2Cu2Cl22H2O24H4OH。共六十三頁電解原理的應(yīng)用電化學(xué)知識既可以結(jié)合學(xué)科內(nèi)知識，如化學(xué)現(xiàn)象的判斷(pndun)和分析、定量實驗的操作要求、氧化還原反應(yīng)問題的分析等，也可以涉及學(xué)熱點示例思維拓展共六十三頁科間知識(zh shi)的綜合應(yīng)用，如聯(lián)系物理學(xué)中有關(guān)和電池的連接、阿伏加德羅常數(shù)的測定等，還可與生產(chǎn)和生活實際(如金屬的腐蝕和防護(hù))、金屬的回收等問題聯(lián)系。共六十三頁經(jīng)典案例某

14、研究性學(xué)習(xí)小組的學(xué)生為了從含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的廢液中回收Cu，設(shè)計了兩種方案并進(jìn)行評價。請回答有關(guān)問題：方案1：向廢液中加入過量(guling)的鐵粉，充分反應(yīng)后，_。在所得濾渣中加入足量的鹽酸,充分反應(yīng)后，再過濾即得到銅。共六十三頁方案2：在廢液中加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH1，用銅和石墨作電極進(jìn)行電解。當(dāng)觀察到_時，即停止電解，這時要回收的Cu已全部析出(xch)。(1)方案1中涉及的四種陽離子的氧化性由強(qiáng)到弱的順序為_，過濾操作時，需要用到的玻璃儀器是_。共六十三頁(2)方案2在電極上直接回收銅，操作上比方案1簡便，但方案2也有不足之處(b z zh ch)，主要表現(xiàn)為_。共六十三頁【解析(ji x)】方案1是根據(jù)鐵的還原性比銅強(qiáng),用鐵把銅置換出來，分離固體與液體的混合物時應(yīng)該用過濾的方法。方案2是利用電解原理，使銅在電解池的陰極析出。氧化性強(qiáng)弱順序為：Fe3Cu2HFe2，所以電解時在陰極上首先發(fā)生的反應(yīng)是2Fe32e=2Fe2，然后是Cu22e=Cu，共六十三頁當(dāng)銅全部析出后即發(fā)生反應(yīng)2H2e= H2，所以當(dāng)看到陰極上有氣體放出時，說明銅已經(jīng)全部析出，在陽極(yngj)上首先放電的是Cl，Cl失電子產(chǎn)生氯氣，而氯氣有毒會污染環(huán)境，同時方案2用了電解的方法，成本較高。共六十三頁【答案】方