高中化学人教版选修四（课件）第四章 电化学基础 第3节-3-1.ppt

1、知知 识识 点点 一一 知知 识识 点点 二二 学学 业业 分分 层层 测测 评评 第三节第三节 电解池电解池 第第 1 课时课时 电解原电解原理理 1.了解电解、电解池的概念。 2.理解电解池的工作原理。重点 3.能够正确书写电解池的电极反应方程式。难点 4.能够利用电化学原理进行有关计算。 电电 解解 原原 理理 基础 初探 教材整理 1 电解 CuCl2溶液 1通电前，CuCl2溶液中存在的离子有 。 2工作原理 Cu2 、Cl、H、OH (1)总反应： 。 (2)电流方向：电源正极阳极阴极电源负极。 (3)电子流向：阳极电源正极，电源负极阴极。 3CuCl2溶液导电的过程就是 CuCl

2、2 的过程；就是在阴、阳两极发生 氧化还原反应的过程。 CuCl2= 通电 CuCl2 电解 溶液中含有 Cu2 、H，为什么阴极是 Cu2放电而不是 H呢？ 【提示】 阴极上得电子能力强的先放电，而氧化性 Cu2 H，故 Cu2先 得电子。 教材整理 2 电解原理 1电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起 反应的过程。 2电解池：在外加电源的作用下，将 转变成 的装置。 3电解池的两极：阳极与电源 相连，发生 反应。阴 极与电源 相连，发生 反应。 4构成电解池的条件：直流电源；两个电极；电解质溶液或熔融电 解质；形成闭合回路。 5离子的定向移动：阴离子移向 ；阳离子移向 。 6电子的

3、流向：电源负极阴极；阳极电源正极。 电能 化学能 正极 氧化 负极 还原 阳极 阴极 (1)电解池能将化学能转化为电能。( ) (2)电解质溶液导电属于化学变化。( ) (3)电解池的阳极与电源的负极相连。( ) (4)电解时，阳离子向阴极定向移动，阴离子向阳极定向移动。( ) (5)电解任何物质，阳极失电子数与阴极得电子数相等。( ) 【答案】 (1) (2) (3) (4) (5) 合作 探究 电解产物验证的实验探究 探究背景 下图是一个用铂丝作电极，电解稀 MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性 红指示剂，此时溶液呈红色(指示剂的 pH 变色范围：6.88.0，酸性红色，碱 性黄色)。

4、探究问题 1电解过程中 A 管、B 管电极附近溶液颜色怎样变化？ 【提示】 A 管电极附近溶液颜色由红变黄；B 管电极附近溶液不变色。 2写出 A 管、B 管发生反应的电极方程式。 【提示】 A 管内：2H 2e H2 (或写为：2H2O2e 2OH H 2) Mg2 2OH Mg(OH)2 B 管内：4OH 4e 2H2OO2(或写为 2H2O4e 4H O 2) 3怎样验证 a 管中产生的气体？ 【提示】 用拇指按住管口，取出试管，将试管口靠近火焰，松开拇指， 听到爆鸣声且管口有蓝色火焰，证明产生的气体为氢气。 4怎样验证 b 管产生的气体？ 【提示】 用拇指按住管口，取出试管，松开拇指，

5、将带火星的木条伸入 试管内会复燃，证明产生的气体为氧气。 5电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内能观察到什么现象？ 【提示】 溶液呈红色，白色沉淀溶解。 核心 突破 1电解原理 2电解产物的判断 (1)阳极产物的判断 首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失去电子，被溶解，溶液中 的阴离子不失去电子。如果是惰性电极，则要看溶液中阴离子的失电子能力， 根据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序 S2 IBrClOH含氧酸根F。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。阳离子放电顺序：Ag Hg2Fe3 Cu2 H(浓度大时)Sn2Fe2Zn2H(浓度小时)Al3Mg2

6、 Na 。 题组 冲关 题组 1 电解原理 1如图所示的装置能够组成电解池的是( ) 【解析】 电解池必须有外接电源，A、B 不符合要求；C 项未形成闭合回 路。 【答案】 D 2如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流表中 有电流通过，则下列说法正确的是( ) A锌片是负极 B两个铜片上都发生氧化反应 C石墨是阴极 D两个番茄都形成原电池 【解析】 由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn 作负极。右侧番 茄形成电解池，Cu 作阴极。故只有 A 选项正确。 【答案】 A 3如图所示，甲是刚浸过 NaCl 溶液的石蕊试纸，A、B 两铜片通过导线连 接电源两极，在铜片间的滤纸上

7、滴一滴 KMnO4溶液，通电一段时间后，发现 A、 B 间的紫红色圆点向 A 极移动了一段距离，则与 A 相连的是电源的_极， 可发现滤纸的 B 极边沿附近有_色出现。 【解析】 当通电一段时间后，A、B 间的紫红色圆点向 A 极移动了，由于 紫红色是 MnO 4的颜色，即 MnO 4向 A 极移动，因阴离子向阳极移动，所以 A 为电解池的阳极，则与 A 相连的是电源的正极，B 为电解池的阴极，阴极区 H 放电生成 H2，c(H )减小，c(OH)增大，使石蕊试纸变蓝。 【答案】 正 蓝 题组 2 电解产物的判断 4.(2013 北京高考)用石墨电极电解 CuCl2溶液(见右图)。 下列分析正

8、确的是( ) Aa 端是直流电源的负极 B通电使 CuCl2发生电离 C阳极上发生的反应：Cu2 2e Cu D通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 【解析】 可利用电解质溶液中离子的移动方向判断出电源的正负极，并 写出电极反应式和反应现象。 A铜离子应移向阴极，则 a 为负极。B.CuCl2发生电离是在水分子的作用 下完成的，并非通电才能发生。C.反应 Cu2 2e Cu 应在阴极上发生，阳 极上发生的反应应为 2Cl 2e Cl2。D.通电一段时间后，应在阳极附近 观察到黄绿色气体。 【答案】 A 5(2015 浙江高考)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解 H2O- CO2混合 气

9、体制备 H2和 CO 是一种新的能源利用方式，基本原理如下图所示。下列说法 不正确的是( ) AX 是电源的负极 B阴极的电极反应式是：H2O2e H2O2 CO 22e COO2 C总反应可表示为：H2OCO2= 通电 H2COO2 D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是 11 【解析】 A 项，根据图示，X 极产物为 H2和 CO，是 H2O 与 CO2的还原 产物，可判断在 X 极上发生还原反应，由此判断 X 为电源的负极，A 项正确； B 项，根据题意，电解质为固体金属氧化物，可以传导 O2 ，故在阴极上发生的 反应为：H2O2e H2O2 ，CO 22e COO2 ，B 项正确；C

10、项，根 据电极产物及 B 项发生的电极反应可知，该反应的总反应方程式为： H2OCO2通电,H2COO2，C 项正确；D 项，根据 C 项的电解总反应方 程式，阴阳两极的气体的物质的量之比为 21，D 项错误。 【答案】 D 6按要求书写有关电极反应式及电解反应总化学(或离子)方程式。 (1)用惰性电极电解 AgNO3溶液。 _ (2)用惰性电极电解 MgCl2溶液。 _ (3)用铁作电极电解 NaCl 溶液。 _ (4)用铜作电极电解盐酸。 _ (5)以惰性电极电解 FeCl2和 HCl 的混合物可制备 FeCl3和 H2。 _ (6)以铝材为阳极，在 H2SO4溶液中电解，铝材表面可形成氧

11、化膜。 _ 【答案】 (1)4OH 4e 2H2OO2 4Ag 4e 4Ag 4Ag 2H 2O= 电解 4Ag4H O 2 (2)2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Mg2 2Cl2H 2O= 电解 Mg(OH)2H2Cl2 (3)Fe2e Fe2 2H 2e H2 Fe2H2O= 电解 Fe(OH)2H2 (4)Cu2e Cu2 2H 2e H2 Cu2H =电解 Cu2 H 2 (5)Fe2 e Fe3 2H 2e H2 2Fe2 2H=电解 2Fe3 H 2 (6)2Al6e 3H 2O Al2O36H 6H 6e 3H2 2Al3H2O= 电解 Al2O33H2 电电 解解 规规

12、 律律 基础 初探 教材整理 用惰性电极电解酸、碱、盐溶液的一般规律 合作 探究 电解规律实验探究 探究背景 已知 X 溶液中可能含有 SO2 4 、Br 、H、Cu2，某同学用下 列装置进行电解 X 溶液，探究 X 溶液的成分。 探究问题 1若电解过程中，电解质含量减小但水量不变，则电解质成分是什么？ 【提示】 CuBr2或 HBr 或二者混合物。 2若电解过程中，电解质和水都减小，则电解质成分是什么？ 【提示】 CuSO4。 3若电解时两极均产生气体，则电解质成分是什么？ 【提示】 H2SO4或 HCl 或两者混合物。 4若电解时两极放出气体的体积比为 11，则电解质成分是什么？ 【提示】

13、 HCl。 5若电解时溶液 pH 减小，则电解质成分是什么？ 【提示】 H2SO4或 CuSO4或二者混合物。 核心 突破 1分析电解问题的基本方法思路 (1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的 H 和 OH )。 (2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁优先 放电(注意活泼金属作阳极时优先放电)。 (3)正确书写电极反应式，要注意原子数、电荷数是否守恒。 (4)能结合题目要求分析电解时的各种变化情况，如两极现象、水的电离平 衡移动、离子浓度的变化、pH 变化等。 2规避电解池中方程式书写的 3 个易失分点 (1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放

14、电的离子表示，但书写总电解 反应方程式时，弱电解质要写成化学式。 (2)要确保两极得失电子数目相等，且注明条件“电解”。 (3)电解水溶液时，应注意放电顺序中 H 、OH之后的离子一般不参与放电 (电镀锌时除外)。 【解析】 A 项，CuCl2= 电解 CuCl2，故加入 CuCl2使 CuCl2溶液复原； B 项，实质电解水：2H2O= 电解 2H2O2，故加水复原；C 项，2NaCl 2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2，减少的 n(H2)n(Cl2)11，故加入 HCl 复 原；D 项，2CuSO42H2O= 电解 2CuO22H2SO4，减少 Cu、O 两种原子， 故不能加入含 H

15、元素的 Cu(OH)2。 【答案】 D 2用惰性电极电解某溶液时，发现两极只有 H2和 O2生成，则电解一段时 间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中正确的有( ) 该溶液的 pH 可能增大；该溶液的 pH 可能减小； 该溶液的 pH 可能不变；该溶液的浓度可能增大； 该溶液的浓度可能不变；该溶液的浓度可能减小 A仅 B仅 C仅 D全部 【解析】 用惰性电极电解时，两极只有 H2和 O2，则实质上电解的是水， 电解质不参与反应。该电解质有 3 种可能，如电解 H2SO4溶液时，水被电解， H2SO4浓度变大，pH 减小；电解 NaOH 溶液时，水被电解，NaOH 浓度变大， pH 增大

16、；电解 Na2SO4溶液时，水被电解，Na2SO4浓度变大，pH 不变，但若 NaOH 溶液、Na2SO4溶液是饱和溶液则浓度不变，故、正确， 不可能。 【答案】 C 3(2016 西安高二检测)某混合溶液中只含有两种溶质 NaCl 和 H2SO4，且 n(NaCl)n(H2SO4)31。若以石墨电极电解该溶液，下列推断中不正确的是 ( ) A整个电解的过程实质是电解水 B阳极先析出 Cl2，后析出 O2 C电解液的 pH 不断增大，最终大于 7 D阴极产物为 H2 【解析】 由 n(Cl )n(H)32 可知，阳极先后发生反应；2Cl2e Cl2，2H2O4e O24H ；阴极只发生反应：2

17、H2e H2。 【答案】 A 题组 2 电解池的设计 4某同学为了使反应 2HCl2Ag2AgClH2能进行，设计了下列四 个实验，如图所示，你认为可行的方案是( ) 【解析】 此反应为非自发的氧化还原反应，需设计成电解池，且 Ag 失电 子作阳极，电解质溶液中的 H 得电子生成 H 2。 【答案】 C 5下图中 X、Y 分别是直流电源的两极，通电后发现 a 电极质量增加，b 电极处有无色无味气体放出，符合这一情况的是表中的( ) 【导学号：29910055】 a b X 溶液 A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 负极 CuCl2 【解析】 由 a 电极质量增加可知溶液中阳离子在 a 电极析出， 则 a 为阴极， X 为负极，故 A 正确；B 中 a 电极不析出金属，错误；C 中 X 为正极，错误； 又由 b 电极有无色无味气体放出，D 错误。 【答案】 A 学业分层测评（二十二）学业分层测评（二十二） 点击图标进入点击图标进入