高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池说课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池说课课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了知识点一电解原理，氧化还原，化学能，还原剂，氧化剂，3构成条件，闭合回路，阳离子，阴离子，H2O等内容，欢迎下载使用。
基础落实•必备知识全过关
一、电解CuCl2溶液实验探究(教材实验4-2)
Cu2++2e-===Cu
2Cl--2e-===Cl2↑
发生还原反应的是阴极
Cu2++2Cl- Cu+Cl2↑　
CuCl2===Cu2++2Cl-　
CuCl2 Cu+Cl2↑
【注意】①该实验条件下,由水发生微弱电离产生的少量H+和OH-并没有参与电极反应。②根据材料不同将电极分为活性电极和惰性电极,“惰性”是指本身还原性很弱,不易发生反应,而活性电极(还原性较强的材料)是相对惰性电极来说的。③活性电极指金属活动性顺序中的Ag和位于Ag之前的金属,惰性电极是指石墨、铂(Pt)、金(Au)等。
二、电解和电解池1.电解使　　　　通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起　　　　　　　　反应的过程叫做电解。
电解的前提是电解质发生电离 
2.电解池(1)定义:又称电解槽,是将　　　　转化为　　　　　　的装置。 (2)作用:外接电源提供　　　　,借助电解池将　　　　　　的电子转移给　　　　　　。 
3.电解原理示意图接通外界电源后,电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,经过阴、阳离子的定向运动形成内电路,再从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源的正极。
名师点拨对于电解的理解(1)电解过程中,电能转化为化学能而储存在电解产物中,转化过程中遵循能量守恒定律。(2)电解是一种强氧化还原手段,可以实现非自发的氧化还原反应。深度思考CuCl2溶液中含有哪些离子?电解开始时在阴、阳极上分别是哪种离子放电?其原因是什么?
提示 含有Cu2+、Cl-、H+和OH-;阴极上Cu2+放电,阳极上Cl-放电,其原因是Cu2+的氧化性强于H+,Cl-的还原性强于OH-。
辨析比较电离和电解的比较
教材拓展从能量变化角度理解可充电电池的充放电过程(1)可充电电池在放电时电池内部发生化学变化,为外界提供电能,为原电池;在充电时,外界提供电能让电池内部发生化学变化,为电解池。(2)可充电电池放电时为原电池,两电极称为正极和负极;充电时为电解池,两电极称为阳极和阴极。(3)一般可充电电池充电和放电过程的两极正好相反,充电时的阳极发生氧化反应,放电时的正极发生还原反应,故阳极和正极为同一电极,同理阴极和负极为同一电极;充电时,电源正极连接可充电电池的正极(作阳极),电源的负极连接可充电电池的负极(作阴极),即“正接正,负接负”。
正误判断(1)向CuCl2溶液通电,CuCl2在电流作用下发生电离,并在阴、阳极放电。(　　)(2)电解池的电极名称与电极材料无关,只与电源的连接方式有关。(　　)(3)原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应。(　　)(4)无论电解池还是原电池,电子均不能通过电解质溶液。(　　)(5)通过电解可实现反应Cu+H2SO4(稀) ===CuSO4+H2↑的发生。(　　)
重难突破•能力素养全提升
探究角度电解池的构成及工作原理例题用如图a所示装置电解CuCl2溶液(电极为石墨)。下列说法正确的是(　　)A.该装置可将化学能转化为电能B.图b可正确表示通电时溶液中溶质离子的迁移情况C.阴极发生的反应为Cu-2e-===Cu2+D.用该装置电解CuSO4与NaCl的混合液,开始时与电解CuCl2溶液的原理相同
解析 该装置为电解池,可将电能转化为化学能,A错误;电解池中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,故Cu2+向阴极移动,Cl-向阳极移动,B错误;阴极上Cu2+发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-===Cu,C错误;电解CuSO4与NaCl的混合液,氧化性:Cu2+>H+>Na+,还原性:Cl->OH-> ,开始放电时,Cu2+和Cl-在两极放电,相当于电解CuCl2溶液,D正确。
思维建模　判断电解池的阴极和阳极的方法根据电池构造、电极反应及现象、离子移动方向、电子流向等判断电解池的阴、阳极,具体如下:
[对点训练]某小组为研究电化学原理,设计如图所示装置。下列叙述正确的是(　　)A.若a和b为石墨,通电后a极上发生的电极反应为2Cl--2e-==Cl2↑B.若a和b为石墨,通电后b极上发生氧化反应C.若a为铜,b为铁,通电后a极质量增加D.若a为铁,b为铜,通电后Cu2+向铁电极移动
解析 石墨是惰性电极,a极与电源的正极相连,作电解池的阳极,通电后a极上发生氧化反应,电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,A正确;b极与电源的负极相连,作电解池的阴极,通电后发生还原反应,B错误;Cu是活性电极,若a为铜,通电后a极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,则a极质量减小,C错误;电解池的电解质溶液中,阳离子向阴极移动,若a为铁,b为铜,则通电后Cu2+向Cu电极移动,D错误。
知识点二 电解规律及应用
一、电解反应规律1.阴极反应规律(1)无论阴极是活性电极还是惰性电极,均不参与电极反应,溶液中的阳离子在阴极放电。
(2)阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
还原产物为Fe2+　
2.阳极反应规律(1)若阳极是活性电极,电极本身失电子被氧化。(2)若阳极是惰性电极,还原性强的阴离子先放电,其放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-。
铁作阳极,一般被氧化为Fe2+
二、惰性电极电解电解质溶液的分析1.电解水型电解含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐等溶液,其实质是电解水。
2H2O-4e-===O2↑+4H+
4H2O+4e-===2H2↑+4OH-
2H2O 2H2↑+O2↑
2.电解电解质型电解无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐等溶液,其实质是电解电解质本身。
2H++2e-===H2↑
3.电解水和电解质型电解活泼金属的无氧酸盐、不活泼金属的含氧酸等溶液,其实质是电解水和电解质。
2Cl--2e-===Cl2↑　
2H2O-4e-===O2↑+4H+　
2H2O+2e-===H2↑+2OH-
名师点拨对于放电顺序的认识(1)电解是一种复杂的过程,参与电极反应的物质及产物会受电极材料、离子浓度、溶液酸碱性、电压等多种因素影响。(2)离子放电顺序是在一定条件下的经验规律,不同的实验条件会导致不同的结果,一般认为离子的浓度相同(或接近)。
特别提醒电极反应式的书写(1)书写电解池中电极反应式时,要以实际放电的离子(大量存在)表示,但书写总反应式时,弱电解质要用化学式。(2)若参与电极反应的H+(或OH-)是由水电离出来的,书写电极(或电池)反应式时要用化学式(H2O)来表示。(3)有些含氧酸根离子的放电能力比OH-强(如 等),但最高价含氧酸的酸根离子的放电能力都比OH-弱。
深度思考电解等浓度NaCl和CuSO4混合液过程中,电解产物会有怎样的变化?
提示 第一阶段:阳极Cl-放电生成Cl2,阴极Cu2+放电生成Cu;第二阶段:阳极OH-放电生成O2,阴极Cu2+放电生成Cu;第三阶段:阳极OH-放电生成O2,阴极H+放电生成H2。
正误判断(1)电解CuCl2溶液,阳极逸出的气体能够使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝色。(　　)(2)用惰性电极电解盐酸、硫酸等溶液,H+放电,溶液的pH逐渐增大。(　　)(3)用铜作电极电解稀硫酸,电池总反应为Cu+2H+ Cu2++H2↑。(　　)(4)用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,加入Cu(OH)2可使电解质溶液恢复到电解前的浓度。(　　)
探究角度1电解规律及其应用例1为探究电解过程中的放电规律,某研究小组进行下列实验:
下列说法不正确的是(　　)A.对比②⑤可知,阴极放电顺序是Cu2+>H+>Na+B.对比③⑤可知,阳极放电顺序是Cl->OH-> C.对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电D.对比①⑤可知,电解得到金属只能用熔融态,不能用水溶液
解析 根据②可知,H+的氧化性强于Na+,根据⑤可知,Cu2+的氧化性强于H+,得电子能力强(氧化性强)的离子优先放电,对比②⑤可知,阴极放电顺序是Cu2+>H+>Na+,A正确;根据③可知,阳极上离子放电顺序是OH-> ,根据⑤可知离子放电顺序是Cl->OH-,则阳极离子放电顺序是Cl->OH-> ,B正确;电解池的阳极若是活性电极,则金属电极本身失电子,发生氧化反应,对比③④可知,阳极是铜时,会先于溶液中的离子放电,C正确;①⑤用到的电解液成分不一样,Cu2+优先于Na+放电,但是电解得到金属不一定只能用熔融态,电解氯化铜溶液也能得到金属铜,D错误。
思维建模　分析电解原理相关问题的思维流程分析电解装置图示,结合电解池的工作原理分析电极的反应及电解质溶液的变化等,并作出合理判断。
[对点训练1](2024·黑龙江黑河五校联考)用惰性电极电解等物质的量Na2SO4、AgNO3、KCl混合之后的溶液,最先从阴极和阳极上析出的物质分别是(　　)A.H2和Cl2B.Ag和Cl2C.H2和O2D.Ag和O2
解析 用惰性电极电解,不考虑电极的影响。等物质的量的Na2SO4、AgNO3、KCl在溶液中首先生成AgCl沉淀,实际电解Na2SO4和KNO3的混合液,相当于电解水,两极分别生成H2和O2。
探究角度2电解池中电极(电池)反应式的书写例2利用电解技术,以氯化氢为原料回收氯气的过程如图所示。下列说法不正确的是(　　)A.H+由阳极区向阴极区迁移B.阳极的电极反应式为2HCl+2e-===Cl2+2H+C.阴极的电极反应式为Fe3++e-===Fe2+D.阴极区发生的反应有4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
解析 由图可知,左侧电极Fe3+→Fe2+,发生还原反应,右侧电极HCl→Cl2,发生氧化反应,则左侧电极是阴极,右侧电极是阳极。H+在电源的右侧产生,在电源的左侧被消耗,右侧为阳极,左侧为阴极,即H+由阳极区向阴极区迁移,A正确;阳极上HCl发生氧化反应生成Cl2,电极反应式为2HCl-2e-===2H++Cl2,B错误;阴极上Fe3+发生还原反应生成Fe2+,电极反应式为Fe3++e-===Fe2+,C正确;根据图中的循环,可以推出阴极区域会进行反应:4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O,D正确。
图解要点　利用电解技术以氯化氢为原料回收氯气变化分析如下:
思维建模　判断电解产物的方法(惰性电极)结合“平面直角坐标系”判断利用惰性电极电解电解质溶液时阴、阳极上放电离子及电极产物,具体如下:
[对点训练2]按要求书写电极反应式和总反应式。(1)用惰性电极电解MgCl2溶液。阳极反应式:　 ; 阴极反应式: 　 ; 总反应离子方程式:　 。 (2)以铝材为阳极,电解H2SO4溶液,铝材表面形成氧化膜。阳极反应式:　 ; 阴极反应式:　 ; 总反应离子方程式:　 。 
2H2O+2e-+Mg2+===H2↑+Mg(OH)2↓　
Mg2++2Cl-+2H2O Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑　
2Al-6e-+3H2O===Al2O3+6H+　
2Al+3H2O Al2O3+3H2↑
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题组1电解池的构成及工作原理1.用石墨电极电解CuCl2溶液,装置如图所示。下列分析正确的是(　　)A.a端是直流电源的负极B.通电使CuCl2发生电离C.阳极上发生的电极反应为Cu2++2e-===CuD.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。铜离子应移向阴极,则a为负极,A正确;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,B错误;反应Cu2++2e-===Cu应在阴极上发生,阳极上发生的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,C错误;通电一段时间后,应在阳极附近观察到黄绿色气体,D错误。
2.(2024·辽宁葫芦岛联考)研究表明,月球上的土壤可用于制氧气,装置如图所示。已知:熔融碱性金属氧化物能传导O2-。下列说法正确的是(　　)A.该装置能将化学能转化为电能B.电极B能使用Cu作电极C.O2-移向电极AD.该装置需要在高温条件下工作
解析 该装置是电解池,将电能转化为化学能,A错误;电极B是阳极,若使用Cu作电极,阳极反应为Cu-2e-===Cu2+,不能制取氧气,B错误;电解池中阴离子移向阳极,故O2-移向电极B,C错误;该电解池使用熔融碱性金属氧化物,故需要在高温条件下使氧化物熔融才能工作,D正确。
题组2电解规律及其应用3.用石墨作电极,电解下列物质的溶液,其实质不是电解水的是(　　)A.NaNO3D.BaCl2
解析 电解过程中,阳极上OH-放电,阴极上H+放电,其实质是电解水。电解BaCl2溶液时,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,其实质不是电解水。