人教版选修四高中化学电解池课件.ppt

1、第四章第三节【思考思考】电解质溶液的导电跟金属的导电原理是否电解质溶液的导电跟金属的导电原理是否相同？相同？【思考思考】电解质溶液与金属间如何传递电荷？（以原电解质溶液与金属间如何传递电荷？（以原电池为例）电池为例）现象：现象：石墨石墨石墨石墨 CuCl2溶液溶液电解质溶液导电过程就是电解质溶液的电解过程电解质溶液导电过程就是电解质溶液的电解过程一、电解池及其工作原理一、电解池及其工作原理1.1.电解：电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起极引起氧化还原反应氧化还原反应的过程。的过程。电解池：电解池：电能电能转化为转化为化学能化学能的装置。的装置。2.形成

2、电解池的条件形成电解池的条件eeCCCuCl2溶液溶液阴极阴极阳极阳极直流电源及与电源相连的两个电极直流电源及与电源相连的两个电极电解质溶液或熔融的离子化合物电解质溶液或熔融的离子化合物内外电路形成闭合回路内外电路形成闭合回路阴极：阴极：与与电源负极电源负极相连，电子流入，发生还原反应相连，电子流入，发生还原反应阳极：阳极：与与电源正极电源正极相连，电子流出，发生氧化反应相连，电子流出，发生氧化反应隋性电极：隋性电极：只导电只导电,不参与氧化还原反应不参与氧化还原反应(例如：例如：C、Pt、Au)活性电极：活性电极：既导电又参与氧化还原反应（既导电又参与氧化还原反应（优于优于溶液中的离子）溶液

3、中的离子）一般为除了一般为除了Au、Pt外的金属材料外的金属材料阳离子阳离子 阴离子阴离子 人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)通电通电人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)4.电解时溶液中离子放电顺序电解时溶液中离子放电顺序（1）阴极）阴极:阳离子放电，得电子能力强的先放电阳离子放电，得电子能力强的先放电（2）阳极）阳极:阳极是阳极是惰性电极惰性电极：阴离子放电，失电子能力强的先放电阴离子放电，失电子能力强的先放电S2IBrCl OH最高价含氧酸根离子最高价含

4、氧酸根离子F-若阳极是若阳极是活性电极活性电极：电极材料失电子。：电极材料失电子。Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)酸性溶液中酸性溶液中水溶液中只考虑这部分水溶液中只考虑这部分阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。中性及碱性溶液中中性及碱性溶液中人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)课堂练习课堂练习1：1.如图为直流电源电解稀如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装水溶液的装置。通电后在石墨电极置。通电后在石墨电极a和和b附近分别滴加附近

5、分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是：一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是：A.逸出气体的体积逸出气体的体积a电极的小于电极的小于b电极的电极的B.一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体性气味气体C.a电极附近呈红色，电极附近呈红色，b电极附近出现蓝色电极附近出现蓝色D.a电极附近呈蓝色，电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色电极附近出现红色分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确溶液明确溶液中存在哪中存在哪些离子些离子根据阳极氧化，根据阳极氧化，阴极还原分析得阴极还原分析得出产物出产物确定阴阳确定阴阳两极及反两极及反应离子应离子二二

6、人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)课堂练习课堂练习2：练习练习二二人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)用惰性电极电解下列各组溶液，试写出电极反应式和总反应式。用惰性电极电解下列各组溶液，试写出电极反应式和总反应式。第第1组：组：H2SO4溶液、溶液、NaOH溶液、溶液、NaNO3溶液溶液第第2组：盐酸、饱和组：盐酸、饱和ZnCl2溶液溶液第第3组：组：CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液溶液第第4组：组：NaCl溶液、溶液、KI溶液溶液练习：练习：电解一段时

7、间后，电解一段时间后，判断溶液的质量分数将如何变化判断溶液的质量分数将如何变化?溶液的溶液的PH值将如何变化值将如何变化?加入什么物质可以使电解质溶液恢复到电解前加入什么物质可以使电解质溶液恢复到电解前?人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)（1）电解含）电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时溶液时，实质上是电解水。如电解，实质上是电解水。如电解H2SO4、HNO3NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：等溶液时其电极反应式为：电解后溶液中溶质的质量分数增大，电解后溶液中溶质的质量

8、分数增大，若要若要恢复恢复原来的浓度，原来的浓度，只需加入一定量的只需加入一定量的水即可水即可。通电通电二、电解规律的讨论：二、电解规律的讨论：(用用惰性电极惰性电极电解时电解时)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)电解电解无氧酸溶液无氧酸溶液(氢氟酸除外氢氟酸除外)、不活泼金属的、不活泼金属的无氧酸盐溶液无氧酸盐溶液时，实质上是电解质本身被电解。时，实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等时溶液等时 电解后溶液中溶质的质量分数减小，电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要若要恢复恢复原来的组成和浓度，原

9、来的组成和浓度，需加入一需加入一定量的溶质定量的溶质(加入一定量的加入一定量的HCl气体、气体、CuCl2固体固体)通电通电人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)电解电解不活泼金属的含氧酸盐溶液不活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质时，电解质和水都有一部分被电解，如电解和水都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减小，电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要若要恢复恢复原来的组成和浓度，原来的组成和浓度，需加入一定需加入一定量金属氧化物量金属氧化物。通电通电人教版选修四高中化

10、学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)电解电解活泼金属的无氧酸盐溶液活泼金属的无氧酸盐溶液时，电解质和时，电解质和水都有一部分被电解，如电解水都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。溶液等。电解后原溶液中溶质的质量分数减电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要小，若要恢复恢复原来的组成和浓度，原来的组成和浓度，需通需通入一定量的无氧酸（入一定量的无氧酸（HCl）。通电通电人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)课后练习：课后练习：从从NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、

11、Cl、Na+、OH等等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。行电解。两极分别放出两极分别放出H2和和O2，电解质的化学式可能是，电解质的化学式可能是 ；若阴极析出金属，阳极放出若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能，电解质的化学式可能为为 ；两极分别放出气体，且体积比为两极分别放出气体，且体积比为1：1，电解质的化学式可能，电解质的化学式可能是是 。练习练习基础练习基础练习人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)课后练习：课后练习：从从NO3、

12、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl、Na+、OH等等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。行电解。两极分别放出两极分别放出H2和和O2，电解质的化学式可能是，电解质的化学式可能是 ；若阴极析出金属，阳极放出若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能，电解质的化学式可能为为 ；两极分别放出气体，且体积比为两极分别放出气体，且体积比为1：1，电解质的化学式可能，电解质的化学式可能是是 。(4)电解一段时间后，溶液的电解一段时间后，溶液的PH增大，增大，电解电解质的化学式可能是质的化学式可能是 ；(5)

13、若采用铜为阳极，铁为阴极，电解质的物质的量浓度不变若采用铜为阳极，铁为阴极，电解质的物质的量浓度不变（不考虑水解和溶液的体积变化），电解质的化学式可能（不考虑水解和溶液的体积变化），电解质的化学式可能为为 ；练习练习基础练习基础练习小结：小结：练习练习基础练习基础练习三、电解的应用三、电解的应用通电通电+Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）阳阳 极极金属钛金属钛网网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳离子交换膜阳离子交换膜（只允许阳离子通过只允许阳离子通过）三、电解的应用三、电解的应用（2）阳离子交换膜的作用（）阳离子交换

14、膜的作用（只允许只允许阳阳离子通过）离子通过）把电解槽隔成阴极室和阳极室，把电解槽隔成阴极室和阳极室，防止氯气和氢气混合而引起爆炸，防止氯气和氢气混合而引起爆炸，避免氯气与氢氧化钠反应影响氢氧化钠的质量。避免氯气与氢氧化钠反应影响氢氧化钠的质量。通电通电镀层金属镀层金属阳极阳极镀件镀件阴极阴极含镀层金属阳离子的溶液作电解液含镀层金属阳离子的溶液作电解液3.电镀电镀 电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属电镀是应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。或合金的过程。（3）电镀装置（电镀池）的组成）电镀装置（电镀池）的组成阳极参加反应的电解阳极参加反应的电解电镀过程中电解质溶液的成

15、分和浓度基本保持不变。电镀过程中电解质溶液的成分和浓度基本保持不变。阳极阳极(纯铜纯铜)：Cu-2e-=Cu2+（2）镀铜反应原理）镀铜反应原理总反应：总反应：Cu+Cu2+=Cu2+Cu 阴极阴极(镀件镀件)：Cu2+2e-=Cu（4）电镀的特点）电镀的特点练习：设计电镀池完成给铁镀锌。练习：设计电镀池完成给铁镀锌。（1）概念：）概念：镀镀件件含镀层金属阳离含镀层金属阳离子的盐溶液子的盐溶液镀层镀层金属金属2.铜的电解精炼铜的电解精炼 （1）粗铜所含的杂质）粗铜所含的杂质:Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯纯铜铜粗粗铜铜CuSO4溶液溶液 （2）粗铜的精炼）粗铜的精炼粗铜粗铜阳极阳极纯铜纯

16、铜阴极阴极CuSO4溶液为电解液进行电解。溶液为电解液进行电解。阳极：阳极：阴极：阴极：Cu2+2eCuZn:Fe:Ni:Cu:Ag Au Zn 2e =Zn2+Fe 2e =Fe2+Ni 2e =Ni2+Cu 2e =Cu2+阳极泥阳极泥（3）电解精炼铜原理）电解精炼铜原理（总结）（总结）粗铜的溶解与纯铜的生成：粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：阳极（粗铜）：Cu 2e-=Cu2+阴极（纯铜）：阴极（纯铜）：Cu2+2e-=Cu粗铜中比铜活泼的金属：粗铜中比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；粗铜中比铜不活泼的金属：粗铜中比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以

17、单质不溶解，而以单质 沉积形成阳极泥；沉积形成阳极泥；电解质溶液中电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略变小）；的浓度基本不变（略变小）；4.电冶金电冶金冶炼活泼金属冶炼活泼金属 K Al AlCl3？MgO？MgCl2(熔融熔融)=Mg+Cl2通电通电2NaCl(熔融熔融)=2Na+Cl2通电通电2Al2O3(熔融熔融)=4Al+3O2通电通电冰晶石冰晶石结论：电解法是冶炼金属的一结论：电解法是冶炼金属的一种重要方法，种重要方法，是是最强有力的氧最强有力的氧化还原的手段化还原的手段。电解熔融电解熔融NaCl制取制取Na练习练习例例.某溶液中含有两种溶质某溶液中含有两种溶质NaCl和和H2S

18、O4，它们的物质的量之，它们的物质的量之比为比为3:1。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，。用石墨做电极电解该混合溶液时，根据电极产物，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是 A.阴极自始至终只析出阴极自始至终只析出H2 B.阳极先析出阳极先析出Cl2，后析出，后析出O2 C.电解最后阶段为电解水电解最后阶段为电解水 D.溶液溶液pH不断增大，最后为不断增大，最后为7三三四、几个相关问题四、几个相关问题 1.电解质溶液为混合物电解质溶液为混合物变式：变式：用铂电极电解用铂电极电解CuSO4和和KNO3的混合溶液的混合溶液500 mL，经过，经过一

19、段时间后，两极均得到标准状况下一段时间后，两极均得到标准状况下11.2 L 的气体，则原混的气体，则原混合溶液中合溶液中CuSO4的物质的量浓度为的物质的量浓度为 A.0.5 mol/L B.0.8 mol/L C.1.0 mol/L D.1.5 mol/L 例题：例题：如图所示，通电后如图所示，通电后A极上析出极上析出Ag，对该装置的有关叙述正，对该装置的有关叙述正确的是确的是 A.P是电源的正极是电源的正极B.F极上发生的反应为：极上发生的反应为：4OH-4e-=2H2O+O2C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加两极外，其余电极均参加了反

20、应了反应D.通电后，甲池的通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的减小，而乙、丙两池溶液的PH不变不变2.多个电解池串联多个电解池串联三三人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)三三判断下列装置为原电池还是电解池，写出各装置中的电极判断下列装置为原电池还是电解池，写出各装置中的电极反应和总反应。反应和总反应。人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)例题：如右图所示，下列叙述正确例题：如右图所示，下列叙述正确的是的是A Y为阴极，发生还原反应为阴极，发生还原反应B X

21、为正极，发生氧化反应为正极，发生氧化反应C Y与滤纸接触处有氧气生成与滤纸接触处有氧气生成D X为滤纸接触处变红为滤纸接触处变红 3.原电池与电解池串联原电池与电解池串联KIKI淀粉溶液淀粉溶液人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)例：例：用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入500mLCuNO3溶液中，通电电溶液中，通电电解。当电解液的解。当电解液的PH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电解时阴极没有氢设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极，电极增加的质量

22、大约是：增加的质量大约是：A.16mg B.32mg C.64mg D.128mg4.利用得、失电子守恒的计算利用得、失电子守恒的计算三三基础练习基础练习人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)1.某同学为了使反应某同学为了使反应2HCl+2 Ag AgCl+H2能进能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是：的方案是：课堂练习：课堂练习：三三人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)人教版选修四高中化学4-3-电解池(共36张PPT)2（08上海卷改编）取一

23、张用饱和的上海卷改编）取一张用饱和的NaCl溶溶液浸湿的液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现直流电源，一段时间后，发现b电极与试纸接电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。呈浅红色。（1）a电极的电极名称是电极的电极名称是 ；a电极附近溶液的电极附近溶液的pH （填（填“变大变大”、“变小变小”、或、或“不变不变”）；）；若有若有0.02mol电子流入电源正极，理论上电子流入电源正极，理论上a极可产生极可产生 mol气体。气体。（2）b极的电极反应式为：极的电极反应式为：；内

24、圈为白；内圈为白色的原因是（用离子方程式表达）：色的原因是（用离子方程式表达）：。三三 3.用阳极用阳极X和阴极和阴极Y电解电解Z的水溶液，电解一段时间的水溶液，电解一段时间后，再加入后，再加入W，能使溶液恢复到电解前的状态，符，能使溶液恢复到电解前的状态，符合题意的一组是：合题意的一组是：课堂练习：课堂练习：XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3三三4.如图所示装置，电极如图所示装置，电极a、b分别为分别为Ag和和Pt，电极，电极c、d为石墨。通电一段时间为石墨。通电一段时间后，在后，在c、d上共收集到上共收集到336

25、mL（标况）（标况）气体。回答：气体。回答：课堂练习：课堂练习：（1）直流电源中，）直流电源中，M为为 极；极；（2）Pt电极上生成的物质是电极上生成的物质是 ，质量为，质量为 g；（3）电源输出的电子，其物质的量与电极）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c分别生成的分别生成的物质的物质的量之比为物质的物质的量之比为2：；（4）AgNO3溶液的浓度溶液的浓度 其其PH比电解前比电解前 （变大、（变大、变小或不变）；变小或不变）；H2SO4溶液的浓度溶液的浓度 其其PH比电解前比电解前 （变大、（变大、变小或不变）；变小或不变）；（5）若）若H2SO4的质量分数由的质量分数由5.00%变为变为

26、5.02%，则原有，则原有5.00%的硫酸的硫酸 g。电源M N铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：负极格板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbOPb+PbO2 2+4H+4H+2SO+2SO4 42-2-请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：（1 1）放电时：正极的电极反应式是）放电时：正极的电极反应式是_；电解液中电解液中H H2 2SOSO4 4的浓度将变的浓度将变_；当外电路通过；当外电路通过1 mol1 mol电子时，理论上负极板的质量增加电子时，理论上负极板的质量增加

27、_g g。（2 2）在完全放电耗尽）在完全放电耗尽PbOPbO2 2和和PbPb时，若按图连接，电解一时，若按图连接，电解一段时间后，则在段时间后，则在A A电极上生成电极上生成_、B B电极上生成电极上生成_，此时铅蓄电池的正负极的极性将此时铅蓄电池的正负极的极性将_。2PbSO2PbSO4 4+2+2H H2 2O O电解规律（惰性电极）小结：电解规律（惰性电极）小结：阳极：阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-与与区：电解电解质本身型区：电解电解质本身型 如如CuCl2、HCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如Na2SO4、H2SO4、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+5.在浸泡过碘化钾溶液和在浸泡过碘化钾溶液和淀粉溶液的滤纸上，接上电源（如图）。淀粉溶液的滤纸上，接上电源（如图）。通电后，发现在通电后，发现在A处出现蓝色。处出现蓝色。（1）请写出）请写出A、B处的电极方程式和写出总反应处的电极方程式和写出总反应 A：，B：，总反应：总反应：。（2）若有）若有0.02mol电子流入电源正极，电子流入电源正极，理论上可产生理论上可产生 molH2。AB+