人教版高中化学选修4课件:4.3 电解池(1).ppt
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1、第四章 电化学基础 第三节 电解池 探究实验探究实验1 甲甲 实验实验 步骤步骤 如图如图甲甲所示,将用导线连接在一起的所示,将用导线连接在一起的 两根石墨碳棒插入盛有两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的溶液的 U型管中,观察现象型管中,观察现象。 实验实验 现象现象 结论结论 无无 现现 象象 没有且不能自发发生原电池反应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甲装置不满足构成原电池的条件。 分析原因分析原因: CuCl 2 溶液溶液 氢氢 气气 氧氧 气气 电解电解 电解水电解水 :2 H2O =2 H2 O2 + _ 探究实验探究实验2 2 如图所示,将两根石墨如图所示
2、,将两根石墨 棒分别跟棒分别跟直流电源直流电源的正的正 极和负极连接,浸入盛极和负极连接,浸入盛 有有CuCl2溶液的烧杯中溶液的烧杯中 , 再接通再接通12V直流电直流电,观察观察 现象。现象。 约约35min后切断电源。后切断电源。 C C 阴极阴极 阳极阳极 CuCl2溶液溶液 向氯化铜溶液中通入直流电向氯化铜溶液中通入直流电 A:理论先行:理论先行 思考思考1 1:氯化铜溶液中含有哪些微粒:氯化铜溶液中含有哪些微粒? ? 思考思考2 2:在通电时这些微粒各向什么区移动?:在通电时这些微粒各向什么区移动? 思考思考3 3:猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么猜想在通电时在阳极和阴极各会发
3、生什么 样的电极反应?产物可能是哪些?样的电极反应?产物可能是哪些? 阳离子:阳离子:Cu2+ 、H+ 阴离子:阴离子:Cl- 、OH- Cu2+ 、H+向阴极区移动向阴极区移动; Cl- 、OH-向阳极区移动向阳极区移动 Cl-Cl2 OH-O2 H2O H+ + OH- CuClCuCl2 2 CuCu2+ 2+2Cl +2Cl- - 阴极区:阴极区: Cu2+Cu H+H2 阳极区:阳极区: B. 实验记录实验记录 实验现象实验现象 产物验证产物验证 产物确定产物确定 有气泡逸出有气泡逸出 有红色固有红色固 体析出体析出 氯气氯气 铜铜 使湿润的碘化钾淀粉试使湿润的碘化钾淀粉试 纸变蓝纸
4、变蓝 氧气?氧气? 氢气?氢气? 阴极阴极 阳极阳极 阴离子失去电子阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫阳离子得到电子的过程叫放电放电。 影响离子放电的因素:影响离子放电的因素: 离子得失电子的能力离子得失电子的能力 离子的浓度离子的浓度 放电能力:放电能力: AgAg+ + Hg Hg2+ 2+ FeFe3+ 3+ Cu Cu2+ 2+ H H+ + Pb Pb2+ 2+Sn Sn2+ 2+Fe Fe2+ 2+Zn Zn2+ 2+Al Al3+ 3+Mg Mg2+ 2+Na Na+ +CaCa+ +KK+ + 阴极:阴极:氧化性强的离子先得电子。氧化性强的离子先得电子。 阳极:阳极:还原性
5、强的离子先失电子。还原性强的离子先失电子。 金属金属 S2 IBrClOHNO3SO42F 除除Pt、Au Cu2+ oooo oooo oooo oooo oooo 阴极 阳极 Cu Cl2 Cl Cl oooooooooooo ooooooooooo 电解氯化铜溶液实验装置 e- e- 单击电 子流动 OH H+ 电极反应:电极反应: 2Cl 2e = Cl2 (氧化反应)(氧化反应) Cu2+ 2e = Cu (还原反应)(还原反应) 总反应式:总反应式:CuCl2 Cu + Cl2 电解电解 阳极:阳极: 阴极:阴极: 1.电解:电解: 使使直流电直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起
6、通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应的过程,叫做电解。的过程,叫做电解。 3.构成电解池的条件:构成电解池的条件: 直流电源;直流电源; 阴极阴极:与电源与电源负极负极相连相连 还原反应还原反应 阳极阳极:与电源与电源正极正极相连相连 氧化反应氧化反应 电极:电极: 电解质溶液或熔融电解质;电解质溶液或熔融电解质; 2.电解池:电解池: 电能转变为化学能的装置。 电能转变为化学能的装置。 C C 一、电解原理一、电解原理 形成闭合回路。形成闭合回路。 小结:小结: 电极反应:电极反应: 阳氧化、阴还原阳氧化、阴还原 离子流向:离子流向: 异性相吸 异性相吸 电子流向:电子
7、流向: 电子从电子从负极负极流向流向阴极阴极,经溶液离子,经溶液离子 导电,再从导电,再从阳极阳极流回流回正极正极 (阳氧阳氧) 思考思考? 电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果?电解硫酸钠溶液中会有怎样的结果? H H2 2O O H H+ + + OH + OH Na2SO4 2 2Na+ SO4 2 离子放电的顺序离子放电的顺序 阳离子阳离子 阴离子阴离子 H+ Na+ OH SO42 4OH 4e 2H2O +O2 4H+ +4e 2H2 总反应:总反应:2H2O O2 +2H2 电解电解 阳极阳极 : 阴极:阴极: 1.1.分析溶液中存在的所有离子(包括水的电分析溶液中存在的所有离子(包括
8、水的电 离)、并分成阳离子组和阴离子组。离)、并分成阳离子组和阴离子组。 2.2.根据放电规律,阳离子在阴极发生还原反根据放电规律,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)极反应式。(注意得失电子守恒) 3.3.由阴阳两电极反应式,合并得总反应式。由阴阳两电极反应式,合并得总反应式。 (弱电解质的须保持分子形式弱电解质的须保持分子形式) 写电极反应写电极反应 【方法小结方法小结】 例例 以以石墨碳棒石墨碳棒为电极,请写出分别电解下列溶液时为电极,请写出分别电解下列溶液时, , 在阴、阳两极上发生的电极反
9、应式及总的化学方程式。在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。 (1)NaCl(1)NaCl溶液溶液: : (2)CuSO(2)CuSO4 4溶液溶液: : 想一想、做一做想一想、做一做 阳极:阳极:4OH4OH- - -4e4e- -2H2H2 2O+OO+O2 2 阴极:阴极:2Cu2Cu2+ 2+ +4e +4e- -2Cu2Cu 电解电解 总反应式:总反应式:2Cu2Cu2+ 2+2H +2H2 2O O2Cu+O2Cu+O2 2+4H+4H+ + 阳极:阳极:2Cl2Cl- - -2e2e- -=Cl=Cl2 2 阴极:阴极:2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 总反
10、应:总反应:2Cl-+2H2O = Cl2+H2+2OH- 电解电解 H H+ +应该在哪一极?应该在哪一极? OHOH- -在哪一极?在哪一极? (2H2O 2H+2OH-) (4H2O 4H+4OH-) 电解池与原电池有哪些异同电解池与原电池有哪些异同 两电极接直流电源两电极接直流电源 电解质溶液电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 活泼性不同的两电极活泼性不同的两电极 电解质溶液电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应 形成形成 条件条件 将电能将电能 转变成化学能的装置转变成化学能的装置 将化学能将化学能 转变成电能的装置转变成电能的装置 定义定义 装
11、置装置 实例实例 电解池电解池 原电池原电池 装置装置 电解池与原电池有哪些异同电解池与原电池有哪些异同(续续) 电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极 电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极 电子电子 流向流向 阳极:阳极:氧化反应,溶液氧化反应,溶液 中的阴离子失电子或电中的阴离子失电子或电 极金属失电子极金属失电子 阴极:阴极:还原反应,溶液还原反应,溶液 中的阳离子得电子中的阳离子得电子 负极:负极:氧化反应,金属氧化反应,金属 失电子失电子 正极:正极:还原反应,溶液还原反应,溶液 中的阳离子得电子中的阳离子得电子 电极电极 反应反应 阳极:阳极:与电源正极相连与电源正极相连 阴极:阴极
12、:与电源负极相连与电源负极相连 负极:负极:较活泼金属较活泼金属 正极:正极:较不活泼金属较不活泼金属 (或能导电的非金属)(或能导电的非金属) 电极电极 名称名称 电解池电解池 原电池原电池 装置装置 负极负极 正极正极 导线导线 二、电解规律二、电解规律( (用惰性电极电解时用惰性电极电解时) ) 1、电解电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时,时, 如电解如电解H2SO4、HNO3、 、NaOH、 、Na2SO4等溶液等溶液 阳极阳极 : 4OH 4e 2H2O +O2 阴极:阴极: 4H+ +4e 2H2 总反应:总反应:2H2O O2
13、+2H2 电解电解 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ,若要恢复,若要恢复 原来的浓度,只需加入一定量的原来的浓度,只需加入一定量的 即可。即可。 实质:电解水实质:电解水 例如:电解硫酸钠溶液例如:电解硫酸钠溶液 增大增大 水水 2、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,如电解盐酸、,如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等 电解后溶液中溶质的质量分数电解后溶液中溶质的质量分数 ,若要恢复,若要恢复 原来的组成和浓度,需加入一定量的原来的组成和浓度,需加入一定量的 (通入一通入一 定量的定量的HCl气体气体
14、) 阳极:阳极: 2Cl 2e Cl2 阴极:阴极: 2H+ +2e H2 总反应:总反应:2HCl Cl2 + H2 电解电解 电解盐酸电解盐酸 实质:电解质本身被电解实质:电解质本身被电解 减小减小 溶质溶质 3、电解、电解不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐时,电解质和水都时,电解质和水都 有一部分被电解,如电解有一部分被电解,如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液溶液 等。等。 阳极阳极 : 4OH 4e 2H2O +O2 阴极:阴极: 2Cu2+ +4e 2Cu 总反应:总反应: 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 电解电解 电解后原溶液中溶质的质量分数电
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