高中化学第四章电化学基础4.3.1电解原理.ppt

第三节电解池,第,1,课时,电解原理,阅读思考,自主检测,任务、认真阅读教材第,79,页到第,80,页的内容,思考回答下列问题,自主学习电解原理,:,1,.,什么是电解池,?,什么是放电,?,提示,电解池是由电能转变成化学能的装置,;,放电是指离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化反应或还原反应的过程。,2,.,实验,4-2,的实验目的是什么,?,实验过程中需要哪些实验用品,?,提示,实验,4,-,2,的实验目的是探究电解原理,;,实验用品有,U,形管、石墨电极,(2,根,),、导线、电流计、直流电源、,CuCl,2,溶液、淀粉碘化钾试纸。,3,.,什么是阴极,?,什么是阳极,?,分别与直流电源的哪一极相连,?,提示,发生还原反应的一极是阴极,发生氧化反应的一极是阳极,;,阴极与直流电源的负极相连,阳极与直流电源的正极相连。,阅读思考,自主检测,4,.,在电解池中,断开电路和闭合电路时,离子的移动方向是什么,?,提示,断开电路时,离子趋向杂乱无章的运动,;,闭合电路,电解池工作时,阴离子趋向阳极,阳离子趋向阴极。,5,.0.1 molL,-1,CuCl,2,溶液中有哪些离子,?,来源于哪,里,?,阴、阳离子浓度的大小顺序分别如何,?,阅读思考,自主检测,1,.,将两个石墨棒与直流电源的两极相连,并插入氯化铜溶液中,则下列说法中正确的是,(,),A.,在两个电极上都有无色气体产生,B.,与电源正极连接的一极上有气体产生,C.,在阳极的石墨棒上有紫红色的金属析出,D.,随着反应的进行,溶液的浓度越来越大,答案,:,B,阅读思考,自主检测,2,.,如图为电解,Na,2,SO,4,水溶液的装置。通电后在石墨电极,a,和,b,附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是,(,),A.,逸出气体的体积,a,电极的小于,b,电极的,B.,一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体,C.a,电极附近呈红色,b,电极附近呈蓝色,D.a,电极附近呈蓝色,b,电极附近呈红色,答案,:,D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,探究问题,实验目的,:,以电解氯化铜溶液为例研究电解的基本原理。,实验步骤,:,在,U,形管中注入,CuCl,2,溶液,插入两根石墨棒作电极,(,如图,),把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的电极附近,接通电源。,CuCl,2,溶液的电解,实验现象,:,阴极石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜,在阳极石墨棒上有刺激性气味气体产生,且使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,1,.,分析上述电解池工作时,电子的流向、离子的运动方向,并在上图的基础上,绘制出电解池工作时,是如何构成闭合回路的,?,提示,接通外接电源后,电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,阳离子向阴极移动,在阴极上得电子,发生还原反应,阴离子向阳极移动,在阳极上失去电子,发生氧化反应,电子由阳极流出,并沿导线流回电源的正极,如图所示。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2,.,根据上述实验现象分析,电解过程中在阴极、阳极上各发生什么反应,?,其电极反应式分别是什么,?,电解的总反应式是什么,?,提示,氯离子在阳极上失去电子发生氧化反应,铜离子在阴极上得电子发生还原反应,电极反应式分别为,3,.,如何确定在阴极和阳极上的放电微粒,?,提示,确定在阴极和阳极上的放电微粒时,需要依据放电顺序,:,阴极的放电顺序就是在阴极上得电子的氧化剂的氧化性由强到弱的顺序,阳极上的放电顺序就是在阳极上失电子的还原剂的还原性由强到弱的顺序。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,知识点拨,一、电解时电极产物的判断,1,.,基本思路,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2,.,离子放电顺序,(1),阴离子放电顺序。,(2),阳离子放电顺序。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,3,.,根据实验现象判断阴、阳极和电极产物,实际题目中往往不给出电解池的电源,而是给出一些实验现象,据此先判断出是何种离子放电,从而确定出电源的正负极和电解池的阴阳极,并进行有关问题的分析。,(1),滴入酚酞显红色的一极,(,说明,H,+,放电,电极附近溶液显碱性,),是阴极,接电源的负极,;,(2),滴入石蕊显红色的一极,(,说明,OH,-,放电,电极附近溶液显酸性,),是阳极,接电源的正极,;,(3),电极增重的一极,(,说明不活泼金属离子放电析出金属,),是阴极,接电源的负极。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,二、酸、碱、盐溶液的电解规律,用惰性电极电解酸、碱、盐溶液,填写下表,:,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,考向一,电解池的结构,【例题,1,】,下图所示的装置能够组成电解池的是,(,),解析,:,电解池的构成,:,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。由此分析,可知答案为,D,。,答案,:,D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,【例题,2,】,某学生设计了一个,“,黑笔写红字,”,的趣味实验,滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是,(,),A.,铅笔端做阳极,发生还原反应,B.,铂片端做阴极,发生氧化反应,C.,铅笔端有少量的氯气产生,D.a,点是负极,b,点是正极,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,答案,:,D,规律方法点拨,在电解池中,阴极发生还原反应,溶液中的阳离子放电,;,阳极发生氧化反应,阳极或溶液中的阴离子放电。如果溶液中有金属析出,则该极为阴极。电解池中,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,电子从阳极出来,通过导线进入正极,电子从负极出来,通过导线到达阴极。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验,1,下列关于电解池的叙述中,不正确的是,(,),A.,与电源正极相连的是电解池的阴极,B.,电解池是电能转化为化学能的装置,C.,溶液中的阳离子移向阴极,D.,在电解池的阳极发生氧化反应,解析,:,与电源正极相连的是电解池的阳极,与负极相连的是电解池的阴极。,答案,:,A,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,考向二,电解池工作时电极反应式的书写,【例题,3,】,(1),若以惰性电极电解,CuSO,4,溶液,试分析电极产物并写出电极反应式及总反应式。,(2),若将等物质的量的,CuSO,4,和,MgCl,2,混合溶于水,对该溶液以惰性电极进行电解,试讨论两个电极可能的产物,并写出总反应式。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,规律方法点拨,电解池电极反应式及电解总反应式书写技巧,:,(1),先判断出阴、阳极,再看阳极材料。若活性电极作阴极,只起导体的作用,;,若活性电极作阳极,(,指金属活动性顺序中,Ag,及,Ag,以前的金属,),则电极材料失电子,发生氧化反应,电极被溶解,溶液中阴离子不能失电子。阴极本身被保护,溶液中阳离子放电。,(2),再依据阴、阳离子的放电顺序书写电极反应式,;,最后写电解总反应式。,(,注意溶液中的,H,+,和,OH,-,),提醒,:,注意判断阳极溶解生成的阳离子是否与介质中的阴离子发生反应。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验,2,如图中,甲烧杯中盛有,100,mL,0.50 molL,-1,AgNO,3,溶液,乙烧杯中盛有,100,mL,0.25 molL,-1,CuCl,2,溶液,A,、,B,、,C,、,D,均为质量相同的石墨电极,如果电解一段时间后,发现,A,极比,C,极重,1.9 g,则,(1),电源,E,为,极,F,为,极。,(2)A,极的电极反应式为,析出物质的物质的量为,mol,。,(3)B,极的电极反应式为,析出气体的体积为,mL,(,标准状况,),。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,(4)C,极的电极反应式为,析出物质的物质的量为,mol,。,(5)D,极的电极反应式为,析出气体的体积为,mL,(,标准状况,),。,(6),甲烧杯中滴入石蕊溶液,极附近变红,如果继续电解,在甲烧杯中最终得到,溶液。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,考向三,用惰性电极电解电解质溶液规律的应用,【例题,4,】,从,、,、,H,+,、,Cu,2+,、,Ba,2+,、,Ag,+,、,Cl,-,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行电解。,(1),两极分别放出,H,2,和,O,2,时,电解质的化学式可能是,(,至少答一种,下同,);,(2),若阴极析出金属、阳极放出,O,2,时,电解质的化学式可能是,;,(3),两极分别放出气体,且体积比为,1,1,电解质的化学式可能是,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,(1),该题找两极分别放出,H,2,和,O,2,的电解质,其阳离子是,H,+,或比,H,+,放电能力弱的,Ba,2+,;,阴离子是,OH,-,或比,OH,-,放电能力弱的,、,则分别由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质符合题意。,(2),阴极上的阳离子应是比,H,+,放电能力强的,Cu,2+,、,Ag,+,阳极上阴离子应是放电能力弱于,OH,-,的,、,由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质,即符合题意。,(3),阴极放出的是,H,2,阳极是,Cl,-,放电生成,Cl,2,。,答案,:,(1)H,2,SO,4,、,HNO,3,、,Ba(NO,3,),2,(2)Cu(NO,3,),2,、,CuSO,4,、,AgNO,3,(3)HCl,、,BaCl,2,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,【例题,5,】,用石墨作电极电解,1 molL,-1,CuSO,4,溶液,当,c,(Cu,2+,),为,0.5 molL,-1,时,停止电解,向剩余溶液中加入下列何种物质可使电解质溶液恢复至原来状态,(,),A.CuSO,4,B.CuO,C.Cu(OH),2,D.CuSO,4,5H,2,O,由以上反应可知,电解使,2,mol,CuSO,4,和,2,mol,H,2,O,变成了,2,mol,H,2,SO,4,同时析出铜,放出,O,2,溶液中每生成,2,mol,Cu,则放出,1,mol,O,2,故需补充,CuO,。,答案,:,B,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,规律方法点拨,(1),解答电解题目的一般步骤,:,首先,要看清阳极材料,若为活性电极,则电极本身失电子被氧化,;,若为惰性电极,则溶液中的阴离子失电子被氧化,;,且注意溶液中,OH,-,的存在。,其次,要熟记各种阴、阳离子在溶液中的放电顺序,且注意溶液中,H,+,的存在。,最后,正确写出相应的电极反应式及总反应方程式。,(2),电解后复原电解液的方法,:,电解后要恢复原电解质溶液的浓度,须加适量的某物质,基本原则是,“,析出什么加什么,”,。如用惰性电极电解,CuSO,4,溶液,阳极放出氧气,阴极析出铜,要恢复原溶液浓度,可向电解后的溶液中加入,CuO,当然也可以加入,CuCO,3,但不能加入,Cu(OH),2,因为,Cu(OH),2,与,H,2,SO,4,反应生成水,使水量增加。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验,3,下图中能验证用惰性电极电解氯化钠溶液,(,含酚酞,),的电解产物的装置是,(,),重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,电解饱和食盐水生成,H,2,和,Cl,2,H,2,可用向下排空气法收集检验,Cl,2,可用碘化钾淀粉溶液检验,排除,A,、,B,。生成,H,2,的一极为阴极,与电源负极相连,生成,Cl,2,的一极为阳极,与电源正极相连,据此可知电子流向正确的为,D,项。,答案,:,D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,成功体验,4,用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得溶液中加入,0.1 mol,的,Cu(OH),2,后,恰好恢复到电解前溶液的浓度和,pH,则电解过程中转移电子的物质的量为,(,),A.0.1 molB.0.2 mol,C.0.3 molD.0.4 mol,解析,:,若只电解,CuSO,4,加入,CuO,即可恢复电解前的浓度,题中加入,Cu(OH),2,说明电解了,0.1,mol,CuSO,4,和,0.1,mol,H,2,O,故转移的电子数目为,0.2,mol+0.2,mol=0.4,mol,。,答案,:,D,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,1,.,将含有,KCl,、,CuBr,2,、,Na,2,SO,4,三种物质的水溶液用铂电极进行电解,且电解时间足够长。有以下结论,:,溶液中几乎没有,Br,-,;,电解质溶液为无色,;,最终溶液显碱性,;,K,+,、,Na,+,和,的浓度几乎没有变化。其中正确的是,(,设,Cl,2,、,Br,2,全部从溶液中逸出,)(,),A.,B.,C.,D.,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,溶液中存在的阴离子有,:,Cl,-,、,Br,-,、,、,OH,-,阳离子有,:K,+,、,Cu,2+,、,Na,+,、,H,+,。因用,Pt,电极电解足够长的时间,阴离子首先放电的是,Br,-,其次是,Cl,-,最后是,OH,-,在溶液中不放电,;,阳离子先放电的是,Cu,2+,其次是,H,+,。所以先电解,CuBr,2,阳极逸出,Br,2,阴极析出,Cu,当,CuBr,2,电解完毕时,相当于继续电解,HCl(H,+,来自于水中,),当,Cl,-,被消耗尽时,则继续电解水。由于,Cu,2+,转化为单质铜,电解液变为无色,;,Cl,-,放电时,水电离出的,H,+,放电,使溶液中的,c,(OH,-,),增大,;,由于水被消耗,c,(K,+,),、,c,(Na,+,),和,c,(),会增大。,答案,:,A,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,2,.,用石墨棒作电极,在,Na,+,、,Cu,2+,、,Cl,-,、,中选出适当离子组成电解质,电解其溶液,写出符合条件的一种电解质的化学式,:,(1),当阴极放出,H,2,阳极放出,O,2,时,电解质是,。,(2),当阴极析出金属,阳极放出,O,2,时,电解质是,。,(3),当阴极放出,H,2,阳极放出,Cl,2,时,电解质是,。,(4),通过电子的物质的量与阴极析出金属的物质的量、阳极放出气体的物质的量之比为,4,2,1,时,电解质的化学式是,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,解析,:,(1),当阴极放出,H,2,阳极放出,O,2,时,则电解时放电离子分别为,H,+,、,OH,-,实际被电解的物质为,H,2,O,电解质为活泼金属含氧酸盐,Na,2,SO,4,。,(2),当阴极析出金属、阳极放出,O,2,时,电解时放电离子为金属离子、,OH,-,实际被电解的物质为,H,2,O,和电解质,应为,CuSO,4,。,(3),当阴极放出,H,2,阳极放出,Cl,2,时,放电离子为,H,+,、,Cl,-,则电解质应为,NaCl,。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,答案,:,(1)Na,2,SO,4,(2)CuSO,4,(3)NaCl,(4)CuSO,4,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,3,.,甲、乙两池电极材料都是铁棒与石墨棒,请回答下列问题,:,(1),若两池中均为,CuSO,4,溶液,反应一段时间后,:,有红色物质析出的是甲池中的,棒,乙池中的,棒。,乙池中阳极的电极反应式是,。,(2),若两池中均为饱和,NaCl,溶液,:,写出乙池中总反应的离子方程式,。,甲池中石墨棒电极上电极反应式是,乙池中石墨棒电极上电极反应属于,(,填,“,氧化反应,”,或,“,还原反应,”),。,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,重点难点探究,重要考向探究,随堂检测,