4.2.1电解原理 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第1课时　电解原理 第二节　电解池 第四章　化学反应与电能 1 铜粒 铜电线 铜片 铜块 生活中所用的铜制品纯度都达到了99.99%，大自然中很难得到如此纯度的铜，那么，我们是通过什么方式得到的呢？ 新课导入 铜的冶炼工艺流程 1 2 3 4 5 原料 准备 矿石 浸出 溶液 净化 电解 精炼 精炼和 合金化 将含铜的矿石进行破碎和磨细，以便提高矿石的表面积 通过电解方法将铜离子还原成铜金属。在电解槽中，将浸出液作为电解质，两个电极(阴极和阳极)之间施加电压，阴极上析出纯铜金属 将破碎后的矿石浸入酸性溶液中，使溶解的铜离子进入溶液中，通常使用硫酸浸出 对浸出液进行净化处理，去除杂质和有害元素。常用的净化方法包括中和沉淀、溶解和再结晶等 对铜金属进行再次熔炼和精炼处理 电解是个啥？ 电解原理 实验室探究：电解得粗铜的原理 实验装置 阴极 与直流电源的负极相连 阳极 与直流电源的正极相连 CuCl2溶液 电解原理 实验室探究：电解得粗铜的原理 在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的石墨棒附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。 实验步骤： 电解原理 实验室探究：电解得粗铜的原理 实验装置 电解原理 实验室探究：电解得粗铜的原理 实验现象 与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖一层红色的固体 与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生 实验结论： CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2 思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？ 9 电解原理 实验室探究：电解得粗铜的原理 理论分析 通电前， Cu2+和Cl-在溶液中作自由运动 通电时， Cu2+和Cl-在溶液中改作定向运动 阳极上Cl-失去电子发生氧化反应 阴极上Cu2+得到电子发生还原反应 电解原理 实验室探究：电解得粗铜的原理 理论分析 阳离子(Cu2+)向阴极(与直流电源的负极相连)迁移 阴离子(Cl-)向阳极(与直流电源的正极相连)迁移 以上这个过程叫做放电 2.原理探究 与直流电源负极相连的电极为阴极，发生还原反应 与直流电源正极相连的电极为阳极，发生氧化反应 阳离子Cu2+和H+ 向阴极移动 阴离子OH-和Cl- 向阳极移动 Cu2+在阴极放电： Cl-在阳极放电： 2Cl－－2e－=Cl2↑ （氧化反应） Cu2+ ＋ 2e－ = Cu （还原反应） 总反应式：CuCl2 Cu + Cl2↑ 电解 oooooooooooooooooooo － ＋ 阴极 阳极 Cu Cl2 ooooooooooooooooooooooo e- e- 深度思考： 1.在电解CuCl2溶液的过程中，闭合回路是如何形成的？ 阳离子 阴极 阴离子 阳极 e- 溶液中离子定向移动 负极 阴极 阳极 正极 e- 电极产物反思:在氯化铜溶液中除了Cu2+和Cl-之外还有H+和OH-，这两种离子为什么没有得到或失去电子？ 为什么不是氧气呢？ 为什么不产生氢气呢？ 说明：得失电子的能力不同 失电子能力： Cl-＞OH- 得电子能力： Cu2+＞H+ 放电 能力 放电 次序 思考：离子放电顺序如何判断呢？ 2.阴、阳极放电顺序（即失或得电子的顺序） ①阳极放电顺序 阳极 活性电极 （除Pt、Au外的金属） 惰性电极 （Pt、Au、石墨等） 电极材料失电子溶解 溶液中阴离子按放电顺序失电子 阳极产物： Mn+或非金属单质 活性阳极 >S 2- >SO32- >I- >Br- >Cl- >OH- >NO3- >SO42-(氧酸根) >F- 放电能力（还原性）减弱 在溶液中只考虑此部分 ②阴极放电顺序 阴极上总是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，与电极材料无关。 Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(酸)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(水) ＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ 阴极 直接按阳离子放电顺序的电子 阴极产物：金属M或H2 放电能力（氧化性）减弱 水溶液中多考虑此部分 浓度很大时，先于H+放电 熔融状态下才放电 注意：金属离子放电通常生成相应金属，Fe3+则生成Fe2+。 例1. 写出用石墨电极电解硫酸铜溶液的电极反应式及总离子反应式 例2. 写出用铜做电极电解硫酸铜溶液的电极反应式 阳极 4OH-－4e- = 2H2O+O2↑ 阴极 2Cu2++4e- = 2Cu 总反应式 2Cu2++2H2O===2C