新教材高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)與電能第2節(jié)電解池課件新人教版選擇性必修2

第四章化學(xué)反響與電能第二節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。2．了解電解池的工作原理，認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存能量中的具體應(yīng)用。1．從宏觀和微觀的角度理解電解池中電子的移動(dòng)、陰陽(yáng)離子的移動(dòng)，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的能力。2．建立對(duì)電解過程的系統(tǒng)分析認(rèn)識(shí)的思維模型，理解電解的規(guī)律，會(huì)判斷電解的產(chǎn)物，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。課前素能奠基課堂素能探究課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收新課情景呈現(xiàn)名師博客呈現(xiàn)新課情景呈現(xiàn)1807年，當(dāng)英國(guó)化學(xué)家戴維將鉑電極插入到熔融的氫氧化鉀中并接通直流電源時(shí)，奇跡發(fā)生了，在陰極附近產(chǎn)生一種銀白色的金屬，隨即形成紫色的火焰。這就是發(fā)現(xiàn)鉀元素的主要過程，當(dāng)時(shí)在社會(huì)上引起轟動(dòng)。這其中的微妙是什么呢？電解時(shí)物質(zhì)的變化是如何發(fā)生的呢？電能與化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化具有重要的實(shí)用價(jià)值。通過將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，可以使許多在通常條件下不能發(fā)生的反響得以進(jìn)行，這對(duì)于化工生產(chǎn)、金屬冶煉、實(shí)驗(yàn)室研究以及人們的日常生活都具有十分重要的意義。電解是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種重要方法。下面就讓我們一起探討吧！課前素能奠基

一、電解CuCl2溶液1．實(shí)驗(yàn)探究：新知預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論與負(fù)極相連的石墨棒上逐漸覆蓋了一層__________________________與正極相連的石墨棒上有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙______________________紅色物質(zhì)

析出金屬銅

變藍(lán)

產(chǎn)生了氯氣

2．原理探究：(1)氯化銅溶液中的電離過程有①__________________________，②_________________；溶液中存在的離子有_______________________，通電前，這些離子在溶液中作自由運(yùn)動(dòng)。(2)通電時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，溶液中的離子作定向運(yùn)動(dòng)，即______________趨向陽(yáng)極，____________趨向陰極。(3)陽(yáng)極電極反響式是______________________，陰極電極反響式是____________________，總反響式是__________________________。(4)結(jié)論：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的______過程。CuCl2===Cu2＋＋2Cl－

Cl－、OH－

Cu2＋、H＋

2Cl－－2e－===Cl2↑

Cu2＋＋2e－===Cu

電解

Cu2＋、Cl－、H＋、OH－

二、電解原理1．電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽(yáng)極、陰極引起____________反響的過程。2．電解池：(1)定義。電解池是把________轉(zhuǎn)化為__________的裝置。氧化復(fù)原電能

化學(xué)能

(2)電解池的構(gòu)成條件。①有外接直流電源。②有與電源相連的兩個(gè)電極。其中與______正極相連的叫______，與電源負(fù)極相連的叫________。③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。④形成閉合回路。電源

陽(yáng)極

陰極

(3)電極名稱及電極反響式(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)。陰極

復(fù)原反響陽(yáng)極

氧化反響

(4)電子和離子移動(dòng)方向。電子：從電源負(fù)極流向電解池的陰極，從電解池的陽(yáng)極流向電源的正極。離子：陽(yáng)離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽(yáng)極。預(yù)習(xí)自測(cè)1．以下裝置工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的是 ()D

解析：A．該裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤；B．該裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤；C．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤；D．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，正確。2．如下圖，用石墨電極電解飽和食鹽水。以下說法不正確的選項(xiàng)是 ()A．電極a是陽(yáng)極B．通電使NaCl發(fā)生電離C．Na＋、H＋向b極移動(dòng)D．a(chǎn)極產(chǎn)生黃綠色氣體解析：A．電極a與電源正極相連，是陽(yáng)極，正確；B．NaCl在水中就能發(fā)生電離，通電不是必要條件，錯(cuò)誤；C．Na＋、H＋向b極移動(dòng)，正確；D．a(chǎn)極反響式為2Cl－－2e－===Cl2↑，產(chǎn)生黃綠色氣體，正確。B

3．如以下圖所示裝置中，屬于電解池的是 ()

解析：構(gòu)成電解池時(shí)要有與外接直流電源相連的電極，A、B錯(cuò)誤；兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)中，且要形成閉合回路，C項(xiàng)正確。C

課堂素能探究

知識(shí)點(diǎn)

問題探究：1．在電解CuCl2溶液的過程中，閉合回路是如何形成的？2．在氯化銅溶液中除了Cu2＋和Cl－之外還有H＋和OH－，這兩種離子為什么沒有得到或失去電子？電解池中電極及電極產(chǎn)物的判斷探究提示：1．電解CuCl2溶液時(shí)，電子從電源負(fù)極流出，流向電解池的陰極，陰極附近的Cu2＋在陰極得電子被復(fù)原為銅，溶液中的陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，陽(yáng)極附近的Cl－在陽(yáng)極失電子被氧化為氯原子，氯原子兩兩結(jié)合形成氯氣分子，失去的電子從陽(yáng)極流回電源的正極，從而形成了閉合電路。2．電解時(shí)，溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或復(fù)原性有關(guān)，氧化性強(qiáng)的陽(yáng)離子先得電子被復(fù)原，復(fù)原性強(qiáng)的陰離子先失電子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得電子，而Cl－比OH－更容易失電子，可從氧化性強(qiáng)弱的角度比較得電子的順序，從復(fù)原性強(qiáng)弱的角度比較失電子的順序。知識(shí)歸納總結(jié)：1．電解池的工作原理：接通外界電源后，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，經(jīng)過陰、陽(yáng)離子的定向運(yùn)動(dòng)形成內(nèi)電路，再?gòu)碾娊獬氐年?yáng)極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極，如下圖。2．電解池的陰、陽(yáng)極的判斷方法：3．電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷：如圖為直流電源電解稀Na2SO4溶液的裝置。通電一段時(shí)間后，在石墨電極a和b附近分別滴加一滴酚酞溶液。那么以下有關(guān)說法中正確的選項(xiàng)是 ()A．a(chǎn)電極產(chǎn)生H2B．兩極產(chǎn)生的氣體均有刺激性氣味C．通電一段時(shí)間后，稀Na2SO4溶液酸性增強(qiáng)D．a(chǎn)電極附近呈無色，b電極附近呈紅色A

典例1解析：a為陰極，電解時(shí)a電極上得電子發(fā)生復(fù)原反響生成氫氣同時(shí)生成氫氧根離子，電極反響式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，所以有氫氣生成，A正確；陰極生成氫氣、陽(yáng)極生成氧氣，所以生成的氣體都是無色無味的，B錯(cuò)誤；陰極上生成氫氣、陽(yáng)極生成氧氣，所以實(shí)質(zhì)上是電解水，硫酸鈉的物質(zhì)的量不變，溶液體積減小，那么硫酸鈉物質(zhì)的量濃度增大，溶液仍然呈中性，溶液酸性不變，C錯(cuò)誤；a電極附近生成氫氧根離子導(dǎo)致溶液呈堿性，b電極附近生成氫離子導(dǎo)致溶液呈酸性，所以a電極附近溶液變紅色，b電極附近溶液呈無色，D錯(cuò)誤?！沧兪接?xùn)練1〕如圖為用惰性電極電解CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)裝置，那么以下說法正確的選項(xiàng)是 ()A．a(chǎn)電極為負(fù)極B．溶液中的Cu2＋向a極移動(dòng)C．電解一段時(shí)間后溶液的顏色會(huì)變淺D．電極b上發(fā)生的電極反響式為2Cl－－2e－===Cl2C

解析：a極與電源正極相連為陽(yáng)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；溶液中的Cu2＋向b極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極上Cu2＋放電生成銅單質(zhì)，電解一段時(shí)間后溶液顏色變淺，C項(xiàng)正確；與電源負(fù)極相連的陰極上發(fā)生反響為Cu2＋＋2e－===Cu，D項(xiàng)錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)

電解規(guī)律及電解方程式書寫知識(shí)歸納總結(jié)：1．解決電解問題的根本思路：(1)哪些離子——通電前電解質(zhì)溶液中含有的離子種類(包括水電離出的H＋和OH－)。(2)誰(shuí)優(yōu)先放電——通電時(shí)，陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極，結(jié)合放電順序分析放電物質(zhì)。(3)分析電解結(jié)果——寫電極反響式，結(jié)合要求分析，如兩極現(xiàn)象、水的電離平衡移動(dòng)、離子濃度的變化、pH的變化等。2．電極反響規(guī)律(1)陰極：無論是惰性電極還是活潑電極都不參與電極反響，發(fā)生反響的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子放電順序：Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋……(2)陽(yáng)極：溶液中復(fù)原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化，或者電極材料本身失去電子被氧化而溶入溶液中。其放電順序：活潑金屬陽(yáng)極＞S2－＞I－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根。3．做到“三看〞，正確書寫電極反響式：(1)一看電極材料，假設(shè)是金屬(Au、Pt除外)作陽(yáng)極，金屬一定失電子(注：Fe生成Fe2＋)。(2)二看介質(zhì)，介質(zhì)是否參與電極反響。(3)三看是否有特殊信息(如題目信息)，假設(shè)以鋁為陽(yáng)極，電解目的是制取氧化鋁，那么陽(yáng)極產(chǎn)物不能是Al3＋。4．電解池中方程式書寫的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：(1)書寫電解池中電極反響式時(shí)，一般以實(shí)際放電的離子表示，但書寫總電解反響方程式時(shí)，弱電解質(zhì)一定要寫成化學(xué)式。(2)電極反響的書寫首先根據(jù)題干要求及信息大膽寫出反響物和生成物，然后根據(jù)“陰(極)得(e－)陽(yáng)(極)失(e－)〞加上得失電子數(shù)目，最后根據(jù)電解質(zhì)溶液酸堿性補(bǔ)上H＋、OH－或H2O，依據(jù)電荷守恒配平。(3)要確保兩極得失電子數(shù)目相等，且總反響注明條件“電解〞。5．酸、堿、鹽溶液電解規(guī)律(惰性電極)：用惰性電極電解以下酸、堿、鹽溶液：(1)電解水型。電解質(zhì)H2SO4(含氧酸)NaOH(可溶性強(qiáng)堿)Na2SO4(含氧酸強(qiáng)堿鹽)陽(yáng)極反應(yīng)式4OH－－4e－===O2↑＋2H2O陰極反應(yīng)式4H＋＋4e－===2H2↑pH變化減小增大不變復(fù)原加入物質(zhì)H2O(2)電解電解質(zhì)型。電解質(zhì)HCl(非含氧酸)CuCl2(非含氧酸弱堿鹽)陽(yáng)極反應(yīng)式2Cl－－2e－===Cl2↑陰極反應(yīng)式2H＋＋2e－===H2↑Cu2＋＋2e－===CupH變化增大

復(fù)原加入物質(zhì)HClCuCl2(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型。電解質(zhì)NaCl(非含氧酸強(qiáng)堿鹽)CuSO4(含氧酸弱堿鹽)陽(yáng)極反應(yīng)式2Cl－－2e－===Cl2↑4OH－－4e－===O2↑＋2H2O陰極反應(yīng)式2H＋＋2e－===H2↑2Cu2＋＋4e－===2CupH變化增大減小復(fù)原加入物質(zhì)HClCuO或CuCO32021年新型冠狀病毒肺炎疫情在世界范圍內(nèi)爆發(fā)。病毒對(duì)消毒劑敏感，75%酒精、雙氧水等均可滅活病毒?？茖W(xué)家報(bào)告了一種直接電化學(xué)合成H2O2的方法，裝置如圖。典例2A

〔變式訓(xùn)練2〕某化學(xué)興趣小組利用如圖裝置在鐵棒外表鍍上一層銅，以下有關(guān)的判斷正確的選項(xiàng)是 ()A．a(chǎn)為陽(yáng)極、b為陰極 B．c為鐵棒、d為銅棒C．電子流向從b→d→c→a D．溶液中Cu2＋向d極移動(dòng)解析：由圖示中電流從a端流出，a為電源正極，b為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；c為陽(yáng)極，應(yīng)是銅棒，d為陰極，應(yīng)是鐵棒，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子不能通過溶液，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，所以溶液中Cu2＋向d極移動(dòng)，D項(xiàng)正確。D

名師博客呈現(xiàn)

①電解池分陰、陽(yáng)(極)，陽(yáng)(極)氧化(反響)，陰(極)復(fù)原(反響)，電子由負(fù)(極)流回正(極)，陽(yáng)(離子)向陰(極)，陰(離子)向陽(yáng)(極)。②陰離子放電順序。③陽(yáng)離子放電順序。④課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收1．實(shí)驗(yàn)室中用電解水的方法制取氫氣和氧氣，為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性最好參加以下電解質(zhì)中的 ()A．NaCl B．Na2SO4C．CuCl2 D．AgNO3B

2．用惰性電極電解稀H2SO4、Cu(NO3)2、NaCl的混合液，最初一段時(shí)間陰極和陽(yáng)極上析出的物質(zhì)分別是 (

)A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2C．H2和O2 D．Cu和O2B

3．如下圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。(1)a為______極，b為______極。(2)c為______極，d為______極。(3)電解過程中，______電極質(zhì)量增加，原因是_______________________。(4)電解過程中，氯離子濃度________(填“增大〞“減小〞或“不變〞)，c電極附近的現(xiàn)象是____________________。正

負(fù)

陽(yáng)

陰

d

Cu2＋＋2e－===Cu

減小

有黃綠色氣體生成

解析：電流從電源的正極流出，因此a為電源正極，b為負(fù)極，那么c為陽(yáng)極，d為陰極。電解CuCl2溶液電極反響：陽(yáng)極(c電極)2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極(d電極)Cu2＋＋2e－===Cu，Cl－失去電子生成氯氣，c電極附近有黃綠色氣體生成。4．能源是人類生存和開展的重要支柱，化學(xué)在能源的開發(fā)與利用方面起著十分重要的作用。某學(xué)習(xí)小組按如下圖裝置探究化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化：(1)甲池是______________________________裝置，通入O2的電極上的反響式為_____________________________。乙池中SO移向_