人教版高中化學(xué)選擇性必修1第四章第二節(jié)第1課時(shí)電解原理基礎(chǔ)課課件

第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)電解池素養(yǎng)目標(biāo)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)、陰陽(yáng)兩極上的反應(yīng)及其變化、電流形成的過程和原理。2．建立電解過程的思維模型，理解電解的規(guī)律，判斷電解的產(chǎn)物，書寫電解池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。第二節(jié)電解池舊知回顧第二節(jié)電解池第1課時(shí)電解原理(基礎(chǔ)課)第二節(jié)電解池知識(shí)點(diǎn)一電解原理1．電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)探究(1)按如圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并填寫下表。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)______________________________與負(fù)極相連的b極上逐漸覆蓋了一層______________________與正極相連的a極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__________________電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，形成閉合回路紅色物質(zhì)析出金屬銅變藍(lán)產(chǎn)生了氯氣(2)實(shí)驗(yàn)原理分析①氯化銅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，溶液中自由運(yùn)動(dòng)的離子作__________，即____________趨向a極，____________趨向b極。③a極接電源的正極，為電解池的陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為________________________；Cu2+、Cl－、H＋、OH－定向運(yùn)動(dòng)Cl－、OH－Cu2+、H＋2Cl－－2e－===Cl2↑b極為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為_____________________，總反應(yīng)的離子方程式為__________________________。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。Cu2+＋2e－===Cu

電解2．電解和電解池(1)電解：使電流通過____________________________而在陽(yáng)極、陰極引起__________反應(yīng)的過程。(2)電解池：將______轉(zhuǎn)化為________的裝置。(3)電解池的電極名稱陰極：與直流電源______相連的電極，發(fā)生______反應(yīng)；陽(yáng)極：與直流電源______相連的電極，發(fā)生______反應(yīng)。(4)電解池的構(gòu)成條件①具有直流電源；②兩個(gè)電極(陰極、陽(yáng)極)；③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；④形成閉合回路。電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))氧化還原電能化學(xué)能負(fù)極還原正極氧化3．電解池的工作原理接通電路后，電源、金屬導(dǎo)線、陰極和陽(yáng)極與電解質(zhì)溶液形成閉合回路(如圖所示)。(1)電流方向：電源正極―→金屬導(dǎo)線―→陽(yáng)極―→電解質(zhì)溶液―→陰極―→金屬導(dǎo)線―→電源負(fù)極。(2)電子、離子移動(dòng)方向：在電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)；在外電路中，電子由陽(yáng)極―→正極，負(fù)極―→陰極。特別提醒

①電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實(shí)際上是電解過程，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，是化學(xué)變化。②金屬導(dǎo)電是因?yàn)樵陔妶?chǎng)作用下，自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，是物理變化。③電解時(shí)，在外電路中有電子通過，而在溶液中是靠離子移動(dòng)導(dǎo)電，即電子不通過電解質(zhì)溶液。如圖所示是電解稀鹽酸的裝置，其中c、d為石墨電極。試回答下列問題：(1)a電極為______，b電極為______。(2)c電極為______，電極反應(yīng)式為________________________，發(fā)生______反應(yīng)。d電極為______，電極反應(yīng)式為________________________，發(fā)生______反應(yīng)。(3)電解過程中，氫離子向____(填“陰”或“陽(yáng)”，下同)極移動(dòng)，氯離子向____極移動(dòng)。電解總方程式為______________________。正極負(fù)極陽(yáng)極2Cl－－2e－===Cl2↑氧化陰極2H＋＋2e－===H2↑還原陰陽(yáng)

1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)電解池的兩個(gè)電極必須是兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極。 (

)(2)在電解池中與直流電源負(fù)極相連的電極是陰極。 (

)(3)在電解池中，電子從陽(yáng)極流入電源正極。 (

)(4)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)發(fā)生化學(xué)變化。 (

)(5)電解池的陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)。

(

)×√√√×2．如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)判斷正確的是(

)√A．a(chǎn)為負(fù)極、b為正極B．a(chǎn)為陽(yáng)極、b為陰極C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變C

[電流從電源的正極流出，因此a為正極，b為負(fù)極，則c為陽(yáng)極，d為陰極。電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)分別為陽(yáng)極(c電極)：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極(d電極)：Cu2+＋2e－===Cu，故Cl－濃度減小，d電極質(zhì)量增加。]3．如下圖所示裝置中屬于電解池的是_____(填序號(hào))。③⑥[解析]

根據(jù)電解池的構(gòu)成條件逐個(gè)判斷。①②⑤無外接直流電源，不能構(gòu)成電解池；④無電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；⑦中蔗糖屬于非電解質(zhì)，不能構(gòu)成電解池；⑧沒有形成閉合回路，不能構(gòu)成電解池。題后歸納

電解池的陰、陽(yáng)極的判斷方法知識(shí)點(diǎn)二電解規(guī)律1．電極反應(yīng)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應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子放電順序：Ag＋>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H＋(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H＋(水)>Al3+>Mg2+>Na＋>Ca2+>K＋。(2)陽(yáng)極：溶液中還原性強(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進(jìn)入溶液中，其放電順序：活潑金屬陽(yáng)極>S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子>F－。特別提醒

①活性電極一般指除Pt、Au以外的金屬電極。②電解的離子方程式中，若參與電極反應(yīng)的H＋或OH－是由水電離出來的，用H2O作為反應(yīng)物。2．酸、堿、鹽溶液的電解規(guī)律用惰性電極電解下列酸、堿、鹽溶液，完成下表：(1)電解H2O型電解質(zhì)H2SO4NaOHNa2SO4陽(yáng)極反應(yīng)式2H2O－4e－===O2↑＋4H＋_____________________________陰極反應(yīng)式_______________________4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－pH變化__________________復(fù)原加入物質(zhì)加入_____

4H＋＋4e－===2H2↑減小增大不變H2O(2)電解電解質(zhì)型電解質(zhì)HClCuCl2陽(yáng)極反應(yīng)式________________________陰極反應(yīng)式________________________________________pH變化______—復(fù)原加入物質(zhì)____________2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑Cu2+＋2e－===Cu增大HClCuCl2(3)電解質(zhì)和水都發(fā)生電解型電解質(zhì)NaClCuSO4陽(yáng)極反應(yīng)式____________________________________________________陰極反應(yīng)式____________________________________________________pH變化____________復(fù)原加入物質(zhì)_________________2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O－4e－===O2↑＋4H＋2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－2Cu2+＋4e－===2Cu增大減小HClCuO或CuCO3特別提醒

電解后溶液的復(fù)原，從溶液中放出的氣體和生成的沉淀，按照原子個(gè)數(shù)比組成具體物質(zhì)再加入溶液即可。遵循“少什么加什么，少多少加多少”的原則。3．電解池中的守恒規(guī)律(1)基本原理根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，同一電路中各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。(2)解題方法①書寫出各極的電極反應(yīng)式(多種物質(zhì)放電，按照放電順序書寫各個(gè)電極反應(yīng)式)。②同一電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的，利用得失電子守恒使各電極得失電子數(shù)均相等，在各極反應(yīng)式中建立聯(lián)系。

(2)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，則采用的電解質(zhì)是__________。若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是_____________________。(3)以碳棒為陽(yáng)極，鐵棒為陰極，電解過程中電解質(zhì)和水量都減少，則電解質(zhì)是________________________________________________。若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入的物質(zhì)是_______________________________________________________________________________。[提示]

(1)以碳棒為電極，電解過程中電解質(zhì)質(zhì)量減少，水量不變，則陽(yáng)離子只能是H＋、Cu2+，陰離子只能是Cl－，其電解質(zhì)分別是HCl、CuCl2，若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入適量HCl、CuCl2。(2)以碳棒為電極，電解過程中，電解質(zhì)質(zhì)量不變，水量減少，則實(shí)質(zhì)上是電解水，H＋、OH－分別在兩極上放電，其電解質(zhì)是Na2SO4、H2SO4，若要恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，應(yīng)加入適量H2O。

√√√×

√×√2．在如圖所示的裝置中，x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色無味氣體放出，下列組合可發(fā)生這一現(xiàn)象的是(

)選項(xiàng)a極板b極板x電極z溶液A鋅石墨負(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2√A

[本題突破口是“a極板質(zhì)量增加”，據(jù)此判斷a極一定是陰極，則b極一定是陽(yáng)極。A是惰性陽(yáng)極電解CuSO4溶液，符合題意；B的實(shí)質(zhì)是電解水，兩極都產(chǎn)生氣體，不符合題意；C的陽(yáng)極是鐵，是活性電極，x極應(yīng)該為負(fù)極，不符合題意；D的陽(yáng)極生成氯氣，氯氣是有刺激性氣味的氣體，不符合題意。]3．用惰性電極電解足量的下列溶液，一段時(shí)間后，再加入一定量的另一種物質(zhì)(方括號(hào)內(nèi))，不能使溶液與原來溶液一樣的是(

)A．CuCl2[CuCl2]

B．NaOH[H2O]C．NaCl[HCl] D．CuSO4[Cu(OH)2]√D

[電解足量的CuSO4溶液，兩極生成Cu和O2，故加入一定量的CuO或CuCO3可使溶液復(fù)原。]題后歸納

(1)電解池的陰極不管是惰性電極(Pt、石墨)還是活性電極，都是電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電，電極本身不可能溶解。(2)若陰極為H＋放電，則陰極區(qū)c(OH－)增大；若陽(yáng)極為OH－放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H＋)增大；若陰極為H＋放電，同時(shí)陽(yáng)極為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)。

隨堂評(píng)估·知能落實(shí)1．下列關(guān)于電解的說法錯(cuò)誤的是(

)A．用惰性電極電解CuCl2溶液后，溶液的濃度不變B．用惰性電極電解飽和的食鹽水時(shí)，陰極附近的pH增大C．同溫同壓下，用惰性電極電解足量NaOH溶液，陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)生的氣體體積之比為2∶1D．可在電解池中實(shí)現(xiàn)Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑這一反應(yīng)，且Cu作陽(yáng)極√243題號(hào)15A

[A.用惰性電極電解CuCl2溶液，陽(yáng)極氯離子失電子轉(zhuǎn)化為氯氣，陰極銅離子得電子被還原為銅單質(zhì)，溶液中溶質(zhì)減少，其濃度降低，A錯(cuò)誤；B.用惰性電極電解飽和的食鹽水，陰極區(qū)水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，溶液中產(chǎn)生氫氧根離子，導(dǎo)致附近的pH增大，B正確；C.用惰性電極電解足量NaOH溶液，陽(yáng)極溶液中氫氧根離子失去電子生成氧氣，其電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，陰極水中氫離子得電子生成氫氣，其電極反應(yīng)式為2H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，同溫同壓下，陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)生的氣體體積比等于其物質(zhì)的量之比，為2∶1，C正確；D.可設(shè)計(jì)電解池陽(yáng)極材料為銅，陰極材料為石墨等，電解液為稀硫酸，陽(yáng)極銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極氫離子得電子生成氫氣，可實(shí)現(xiàn)Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑這一反應(yīng)，D正確。]243題號(hào)152．用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，停止電解，向所得溶液中加入0.1molCu(OH)2，溶液濃度恢復(fù)至電解前。下列關(guān)于該電解過程的說法不正確的是(

)A．生成Cu的物質(zhì)的量是0.1molB．轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.2molC．隨著電解的進(jìn)行溶液的pH減小D．陽(yáng)極反應(yīng)式是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋√243題號(hào)15B

[A.根據(jù)Cu元素守恒，可知生成Cu的物質(zhì)的量是0.1mol，A正確；B.加入0.1molCu(OH)2，溶液濃度恢復(fù)至電解前，說明電解了0.1mol的CuSO4和0.1mol的H2O，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，B錯(cuò)誤；C.電解CuSO4溶液時(shí)生成H2SO4，電解H2SO4溶液，實(shí)質(zhì)電解水，H2SO4溶液濃度增大，pH減小，C正確；D.電解CuSO4溶液，陽(yáng)極反應(yīng)是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D正確。]243題號(hào)153．下列關(guān)于電解CuCl2溶液(如圖所示)的說法中，錯(cuò)誤的是(

)√243題號(hào)15A．陰極的電極反應(yīng)：Cu2+＋2e－===CuB．陽(yáng)極有黃綠色氣體產(chǎn)生C．電解過程中，Cu2+向陰極移動(dòng)D．總反應(yīng)為CuCl2===Cu2+＋2Cl－

243題號(hào)154．某同學(xué)將電解池工作時(shí)電子、離子流動(dòng)方向以及電極種類等信息表示在圖中，下列有關(guān)分析完全正確的是(

)243題號(hào)15選項(xiàng)ABCDa電極陽(yáng)極陰極陽(yáng)極陰極d電極正極正極負(fù)極負(fù)極Q離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子陰離子陰離子√