江西省鹰潭市第一中学人教版高中化学选修4-化学反应原理-第四章-第三节-电解池(第1课时)

2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣1江西省教育信息技术研究“十二五”规划2012年度课题《基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究》（课题编号：GDK-2012-G-72883）主持人：桂耀荣2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣2第四章电化学基础第三节电解池第1课时新课标人教版高中化学课件系列选修4化学反应原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣3氢气氧气电解电解水：2H2O====2H2↑＋O2↑+_电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣41、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电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣5探究实验1实验步骤如图所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，观察现象。实验现象结论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:电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣6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。CCCuCl2阴极阳极CuCl2溶液＋－电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣7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：电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣8实验结果交流B.实验记录实验现象产物验证产物确定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？阴极阳极电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣91.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：①直流电源；阴极:与电源负极相连[氧化反应]阳极:与电源正极相连[还原反应]②阴、阳电极③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。CC一、电解原理④形成闭合回路。电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣10阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫放电。一、电解原理影响离子放电的因素：离子得失电子的能力离子的浓度4.放电能力电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣11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－NO3－SO42－F－阳极：还原性强的离子先失电子电解质在水溶液中放电顺序除Pt、AuAg+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2++Fe2+Zn2+浓度大时先于H+放电H+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+水中H+先放电电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣12离子放电顺序：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：S2-SO32-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子）F-阳极：电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣13离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca+K+注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+,不同时按（H+）无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：阴极:电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣14①离子移动通电前：CuCl2=Cu2++2Cl－，Cu2+、Cl－为自由移动的离子；通电后：Cu2+H＋移向阴极，Cl－OH－移向阳极；②电极反应：2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反应）Cu2+＋2e－=Cu（还原反应）总反应式：CuCl2Cu+Cl2↑电解Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Ⅰ通电前Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-－＋阴极阳极Ⅱ通电后５．实验微观解释阳极：阴极：电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣15Cu2+oooooooooooooooooooo－＋－＋阴极阳极CuCl2ClClooooooooooooooooooooooo电解氯化铜溶液实验装置e-e-单击电子流动③电解池中离子和电子的移动方向电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣16电子的流向:电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）离子定向移动的方向:阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动.惰性电极与活性电极：惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可以参与电极反应电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣17结一结：①电极反应：阳氧化、阴还原②离子流向：异性相吸③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(阳氧)电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣18思考?电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果：H2OH++OH—Na2SO4＝2Na++SO42—离子放电的顺序阳离子阴离子H+Na+OH－SO42－4OH－－4e－＝2H2O+O2↑4H++4e－＝2H2↑总反应：2H2O＝＝O2↑+2H2↑电解阳极：阴极：电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣19写电极反应【方法小结】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。（弱电解质必须保持分子形式）电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣20[例]以石墨碳棒为电极，请写出电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。CuSO4溶液:想一想、做一做阳极：4OH--4e-＝2H2O+O2↑或(4H2O4H++4OH-)阴极：2Cu2++4e-＝2Cu电解总反应式：2Cu2++2H2O＝Cu+O2↑+4H+想一想，H+应该在哪一极生成？电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣22电解池与原电池有哪些异同①两电极接直流电源②电解质溶液③形成闭合回路①活泼性不同的两电极②电解质溶液③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原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣23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负极正极导线电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣24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溶液试一试阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑或(4H2O=4H++4OH-）阴极：4Ag++4e-=4Ag总反应式：4Ag++2H2O==4Ag+O2↑+4H+通电电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣25三、电解规律(用惰性电极电解时)⑴、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等溶液阳极：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑阴极：4H++4e－＝2H2↑总反应：2H2O＝＝O2↑+2H2↑电解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：电解水例如：电解硫酸钠溶液增大水电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣26⑵、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↑总反应：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑电解电解盐酸实质：电解质本身被电解减小溶质电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣27⑶、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总反应：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4电解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溶液电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣28⑷、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↑总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑电解电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣29电解规律（惰性电极）小结阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-ⅠⅡⅢⅣⅠ与Ⅲ区：电解本身型如CuCl2、HClⅠ与Ⅳ区：放氢生碱型如NaClⅡ与Ⅲ区：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区：电解水型如Na2SO4、H2SO4、NaOH阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣30电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解仅溶质电解溶质和溶剂同时电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH--4e-→O2↑+2H2O阴极：4H++4e-→2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl--2e-→Cl2↑阴极：2H++2e-→H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl--2e-→Cl2↑阴极：Cu2++2e-→Cu↓减少CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl--2e-→Cl2↑阴极：2H++2e-→H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH--4e-→O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-→2Cu↓减小CuO电解原理2020/3/19江西省鹰潭市第一中学桂耀荣31Thanks谢谢您的观看！