高中人教版 (2019)第二节 电解池图文ppt课件

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1.能描述电解池的工作原理,会设计简单的电解池。2.会写电解池的电极反应式和总反应方程式。3.知道电极上的放电顺序,会判断电解产物。
电解原理1.电解。使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程叫做电解。电解属于化学变化。2.电解池。电解池是把电能直接转化为化学能的装置。如图是电解CuCl2溶液的装置,回答问题:(1)电解池的组成:①有外加电源;②有两个电极,并插入电解质溶液中;③用导线连接形成闭合回路。(2)电极名称:与直流电源负极相连的是阴极,与直流电源正极相连的是阳极。
(3)电极反应式(用石墨作电极)。
(4)装置中电子和离子的移动方向。①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流出后流向电源的正极。②离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。【自主思考】 怎样检验用石墨电极电解CuCl2溶液时的阳极产物?提示:用湿润的碘化钾淀粉试纸检验,若试纸变成蓝色,则阳极产物为Cl2。
【效果自测】 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。(　　)(2)电解池的阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。(　　)(3)电解池中,电子从外接电源负极流向电解池阳极。(　　)(4)用石墨电极电解CuCl2溶液,阴极逸出的气体能够使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。(　　)(5)给稀醋酸通电,在电流的作用下CH3COOH可以发生电离。(　　)(6)电解质溶液导电时,一定会有化学反应发生。(　　)(7)用石墨电极电解稀硫酸,H+放电,溶液的pH逐渐增大。(　　)(8)电解过程,外接电源的电能会100%转化为化学能。(　　)
外接电源提供的电能,借助电解池将还原剂的电子转移给氧化剂。与原电池不同,电解池中发生的氧化还原反应可以是不自发的,通过外接电源提供的电能迫使反应发生。1.用石墨电极电解氯化铜溶液时,溶液中的阴离子OH-和Cl-都趋向阳极,为什么阳极产物是Cl2而不是O2?提示:因为放电能力Cl->OH-,Cl-放电生成Cl2,而OH-不放电。2.用铜作电极电解氯化铜溶液,阳极产物是否还是Cl2?提示:不是。阳极铜放电,生成Cu2+:Cu-2e-══Cu2+。3.怎样实现反应Cu+H2SO4══CuSO4+H2↑?提示:用铜作电极,用稀硫酸作电解液,通过电解池实现。
电解池中的电解产物,与溶液中的离子的放电顺序有关,阳极产物还与电极材料有关。1.阳极产物(1)若阳极为活性金属电极,则金属失电子溶解,一般生成相应金属阳离子(Fe生成Fe2+而不是生成Fe3+),此时溶液中的离子不放电。(2)若阳极为惰性电极(Pt、C等),则溶液中的离子放电,放电的一般顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-,即在水溶液中含氧酸根离子和F-不放电,阳极产物一般为对应非金属单质。
2.阴极产物阴极产物与电极材料无关,直接根据阳离子放电顺序进行判断。一般放电顺序是Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。阳离子放电后的产物一般是相应单质,但是在水溶液中Fe3+放电后的产物一般是Fe2+。离子的放电顺序也不是绝对的,放电情况与离子性质、溶液浓度、电流和电极材料等有关。(1)K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+在水溶液中不放电,要使这些离子放电,需电解熔融电解质,如熔融NaCl、熔融MgCl2、熔融Al2O3等。(2)在水溶液中,当H+浓度较小时,放电能力Zn2+>H+;当H+浓度较大时,放电能力H+>Zn2+。
思考含等物质的量的CuSO4和MgCl2的混合溶液,用惰性电极进行电解,试分析两个电极可能的产物。提示:混合溶液中,含有的阳离子放电顺序为Cu2+>H+>Mg2+,阴离子放电顺序为Cl->OH-> ,等物质的量的CuSO4和MgCl2相当于等物质的量的CuCl2和MgSO4,电解第一阶段:阴极上Cu2+放电得产物Cu,阳极上Cl-放电得Cl2;第二阶段:相当于电解水,阴极上H+放电得产物H2,阳极上OH-放电得产物O2。
【例题】 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某化学社团用下图所示装置探究白色纯净的Fe(OH)2沉淀的制取,两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为　　　　, 电解液d可以是　　　(填序号)。 ①纯水　②NaOH溶液　③NaCl溶液　④CuCl2溶液(2)c为植物油,其作用是　　　　　　　　　　　　　,在加入植物油之前,对d溶液所采取的简单处理方法及目的是　 　 。若用其他试剂来代替植物油,试剂应具备的物理性质为　　　　　　　　。
(3)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是　　　　。  A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两电极间的距离D.适当降低电解液的浓度(4)若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显的现象为  　。答案:(1)Fe　②③(2)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被空气氧化成Fe(OH)3　加热煮沸d,除去其中溶解的O2　试剂不溶于水、密度比d的密度小(3)BC(4)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色
解析:(1)要得到Fe(OH)2沉淀,必须产生Fe2+,所以Fe作阳极。纯水导电性极差;使用CuCl2溶液,则阴极Cu2+放电,不能产生较大OH-,不会生成Fe(OH)2沉淀。可选用NaOH溶液或NaCl溶液。(2)植物油可有效隔绝空气,生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,不被氧化。处理d溶液,目的是除去其中溶解的O2,可加热煮沸。代替植物油的试剂应具有与植物油相似的物理性质,如不溶于水,密度比d的密度小等。(3)要在较短时间内看到白色沉淀,应增大电解液中Fe2+和OH-的浓度,可通过增大电压提高电解速率实现;不能用稀硫酸,因为它能溶解Fe(OH)2沉淀;缩小两极板间的距离,可缩短离子扩散时间,即缩短Fe2+与OH-生成Fe(OH)2沉淀时间。(4)当电解一段时间后将电源反接,则铁作阴极,石墨作阳极,溶液中的H+和OH-放电,相当于电解水:2H2O 2H2↑+O2↑,阳极生成的O2将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,沉淀由白色迅速变为灰绿色,最终变成红褐色。
【变式训练】 如图,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。(1)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。  (2)写出B电极的电极反应式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)写出电解NaCl溶液的总反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案:(1)正　蓝(2)2H2O+2e-══2OH-+H2↑(3)2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑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,紫红色的 向A极移动,在电解池中阴离子向阳极移动,所以A为电解池的阳极,则与A相连的是电源的正极,B为阴极。在阴极,溶液中的H+放电,在阴极区OH-浓度增大,石蕊变为蓝色。中性溶液,H+由水提供,阴极电极反应式为2H2O+2e-══2OH-+H2↑,电解NaCl溶液的总反应方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。