高中化学《1.2电能转化为化学能 电解》课件 鲁教版选修4.ppt

第 节电能转化为化学能 电解 第 课时电解的原理 学习目标 掌握电解 电解池概念 清晰地建立起电极反应的概念 能正确地判断电解池的阴极和阳极 掌握一些常见离子的放电顺序 会正确地书写电极反应 自学指导一 通过自学课本 小组讨论 互教 完成下列问题 什么叫电解 什么叫电解池 并举例说明 电解池由哪几部分构成 什么叫电极 常用的电极材料有哪些 什么叫电极反应 知识点一基本概念 电解 让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质 在两极分别发生氧化反应和还原反应的过程 如 对熔融 a l通电获得金属 a的过程 电池池 将电能转化为化学能的装置 如 对熔融 a l通电获得金属 a的装置 对饱和 a l溶液通电获得 a l 的过程 对饱和 a l溶液通电获得 a l 的装置 电解池形成的条件 直流电源 固体电极材料 一般是金属材料或石墨 电解质溶液或熔融电解质 电极及电极反应 阳极 发生氧化反应的电极 阴极 发生还原反应的电极 电极 电极反应 在电极上进行的半反应 它可以表示电极上物质的变化和电子的转移 与电源正极相连 与电源负极相连 自学指导二 通过用石墨片 铁片作电极对熔融的氯化钠通电进行实验探究 小组讨论 互教 完成下列问题 在通电前 熔融 a l存在有哪些离子 这些离子的运动情况如何 接通电后 熔融 a l中 a l 各向哪个方向移动 移到两极表面的 a l 将发生什么变化 石墨片和铁片 哪个是阳极 哪个是阴极 分别写出阳极 阴极的反应 知识点二电解原理 以电解氯化钠为例 实验 用石墨片 铁片作电极电解熔融的氯化钠 现象 石墨电极 有气泡 有刺激性气味 并能使湿润的KI 淀粉试纸变蓝 Cl2 铁电极 有银白色金属析出 铁片 石墨 氯气 钠 熔融NaCl 实验分析 通电前 熔融电解质中的离子情况阳离子 Na 阴离子 Cl 做无规则运动 通电后 必须直流电 l 移向石墨电极 a 移向铁电极 定向移动 获得电子 金属 a 还原反应 阴极 失去电子 l 氧化反应 阳极 电极反应 阳极 2Cl 2e Cl2 氧化反应阴极 2Na 2e 2Na还原反应总式 针对练习1 分析下图 属于电解池的有 自学指导三 通过自学课本 小组讨论 互教 完成下列问题 可以从哪几个方面去确定电解池的阴 阳极 什么叫离子的放电 离子的放电有什么规律 如何去分析电解产物以及书写电极反应 与电源正极相连 阴极 与电源负极相连 发生氧化反应 阳离子移向 阴离子移向 发生还原反应 阳极 电解池阴 阳极的判断 电子流向 与电源的连接 反应类型 知识点三 离子的放电 定义 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电 离子的放电顺序 阳极 活性材料作电极时 金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液 阴离子不容易在电极上放电 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 知识点四 阴极 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 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 电极反应的写书 以电解CuCl2溶液为例 CuCl2溶液 看电极 主要是看阳极是何类型的电极 若为活泼电极 电极本身被氧化发生氧化反应 阴极一般都不参与电极反应 石墨作阳极 铁片作阴极 所以两个电极都不会反应 知识点五 看离子 分析通电前电解质溶液中的离子情况 水溶液始终存在有H 和OH 阳离子 H Cu2 阴离子 OH Cl 判断离子的放电顺序 阳离子 Cu2 H 阴离子 Cl OH 判断电极产物并书写电极反应 阳离子移向阴极放电 阴离子移向阳极放电 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 Cu2 2e Cu 总反应 得失电子的总数目一定要相等 以碳棒为电极 电解下列溶液 写出电极反应式1 HCI溶液2 NaOH溶液3 u O 溶液 针对练习 K断开 电解池工作原理微观动画示意图 石墨电极 铁电极 K闭合 e e e e e e e e 熔融NaCl 石墨电极 铁电极 电解池工作原理微观动画示意图 e 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 减小 增大 加HCl 阳极C 阴极C 氯气 氢气 盐酸溶液 第一组 电解HCl溶液 阴极 阳极 氧气 氢气 阳极 4OH 4e 2H2O O2 阴极 4H 4e 2H2 变大 变大 加H2O 2H2O 2H2 O2 通电 第二组 电解NaOH溶液 阴极 阳极 氧气 铜 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 阴极 2Cu2 4e 2Cu 减小 加适量CuO固体 第三组 电解CuSO4溶液 阳极 4OH 4e 2H2O O2 减小 第 节电能转化为化学能 电解 第 课时 电解池的应用 学习目标 能运用电解原理去分析食盐水的电解 铜的电解精炼以及电镀 了解这些复杂的电解池体系中所发生的反应以及电解的实用价值 自学指导一 按课本 图 所示安装仪器 用石墨片作电极对饱和的食盐水通电进行实验探究 小组讨论 互教 完成下列问题 饱和食盐水中可能存在哪些离子 在电场中它们的移动方向如何 可能发生的电极反应是什么 接通电源后 观察电极表面的现象 根据你已有的化学知识 设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物 判断阴极和阳极 写出电极反应式和电解反应的化学方程式 1 电解食盐水 现象 阳极 有气泡产生 该气体能使湿润的淀粉 KI溶液变蓝阴极 有气泡产生 滴加酚酞溶液变红 阳极 2Cl 2e Cl2 阴极 2H 2e H2 实验装置 2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 通电 总式 电解质溶液用惰性电极电解的示例 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 自学指导二 通过自学课本 小组讨论 互教 完成下列问题 粗铜中含有哪些杂质 工业上是利用什么方法除去这些杂质而得到精铜 在电解法精炼铜的装置中 分别用什么材料作阳极和阴极 电解质是什么 请写出用电解法精炼铜的阳极和阴极的电极反应 什么叫阳极泥 电解完后 电解质溶液的浓度有何变化 铜的电解精炼 粗铜含杂质 ZnFeNiAgAu等 阳极 粗铜 Cu 2e Cu2 阴极 精铜 Cu2 2e Cu 杂质中比铜活泼的Zn Ni Fe等 Zn 2e Zn2 Fe 2e Fe2 Ni 2e Ni2 活泼性在铜之后的银 金等 还原性比铜差的 不能失去电子 它们以单质的形式留在溶液中 与其他不溶性杂质混在一起成为阳极泥 电解质溶液硫酸铜的浓度略有减小 自学指导三 通过自学课本 小组讨论 互教 完成下列问题 什么是电镀 电镀的目的是什么 电镀池由哪几部分构成 电镀有什么特点 1 定义 利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程 2 目的 4 电镀的特点 3 电镀材料的选择 阴极 镀件 电镀液 含有镀层金属离子的溶液 阳极 镀层金属或惰性电极 使金属增强抗腐蚀的能力 增加美观和表面硬度 1 阳极本身参加电极反应2 电解质溶液的浓度保持不变 电镀 如 在铁钥匙表面镀上铜 动手空间 材料 铁钉 铜片 石墨棒 CuSO4溶液 导线 电源等 任务 根据电解原理 设计一个给铁钉镀铜的实验方案 请实施你的实验方案并进行总结 阳极 阴极 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 原理 方案一 阳极 铜片阴极 铁钉电解质溶液 CuSO4溶液 方案二 阳极 石墨棒阴极 铁钉电解质溶液 CuSO4溶液 本节小结 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置 两电极接直流电源 电极插入电解质溶液 形成闭合回路 镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金属的离子 阳极 电源正极相连阴极 电源负极相连 阳极 镀层金属 阴极 镀件 阳极 氧化反应阴极 还原反应 阳极 氧化反应阴极 还原反应 应用电解原理将不纯的金属提纯的装置 不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯金属的离子 阳极 不纯金属 阴极 纯金属 阳极 氧化反应阴极 还原反应 达标检测 1 下列叙述中不正确的是 A 电解池的阳极上发生氧化反应 阴极上发生还原反应B 原电池跟电解池连接后 电子从电池负极流向电解池阳极C 电镀时 电镀池里的阳极材料发生氧化作用D 电解饱和食盐水时 阴极得到氢氧化钠溶液和氢2 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 A 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液pH不变B 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗OH 故溶液pH减小C 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 2D 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1 13 用惰性电极电解下列溶液 电解一段时间后 电解液的pH增大了的是 A H2SO4B KOHC AgNO3D Na2SO4 B B 4 关于电解NaCI水溶液 下列叙述正确的是 A 电解时在阳极得到氯气 在阴极得到金属钠B 若在阳极附近的溶液中滴人KI溶液 溶液呈棕色C 若在阴极附近的溶液中滴人酚酞试液 溶液呈无色D 电解一段时间后 将全部电解液转移到烧杯中 充分搅拌后落液呈中性5 下列描述中 不符合生产实际的是 A 电解熔融的氧化铝制取金属铝 用铁作阳极B 电解法精炼粗铜 用纯铜作阴极C 电解饱和食盐水制烧碱 用涂镍碳钢网作阴极D 在镀件上电镀锌 用锌作阳极 6 把分别盛有熔融的氯化钾 氯化镁 氯化铝的三个电解槽串联 在一定条件下通电一段时间后 析出钾 镁 铝的物质的量之比为 A 1 2 3B 3 2 1C 6 3 1D 6 3 27 从H Cu2 Na SO42 Cl 五种离子中选择适当的离子组成电解质 符合下列要求 1 以石墨棒为电极 电解时电解质质量减小 水量不变 应选用的电解质是 2 以石墨棒为电极 电解时电解质质量不变 水量减小 应选用的电解质是 3 以石墨棒为阳极 铁棒为阴极 电解时电解质质量和水量都减小 应选用的电解质是 D 8 如下图所示的装置 C D E F X Y都是惰性电极 将电源接通后 向乙中滴入酚酞液 在F极附近显红色 试回答以下问题 1 电源A极的名称是 2 甲装置中电解反应的总化学方程式是 3 如果收集乙装置中产生的气体 两种气体的体积比是 4 欲用丙装置给铜镀银 G应该是 电镀液的主要成分是 填化学式 谢谢各位老师 请多指教