第1章 第3节 第1课时 电解的原理（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（鲁科版2019）

化学反应与能量转化 第1章 第3节　电能转化为化学能——电解 第1课时　电解的原理 课程标准要求 学业质量水平 1．了解电解池的工作原理。 2．能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。 1．能设计实验方案探究物质和能量的转化，设计电解池。(水平3) 2．能从宏观与微观、定性与定量等角度对电解过程进行分析和表征。(水平4) 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 栏目索引 课前预习案 课堂探究案 冲关演练案 课前预习案 一、工业电解熔融氯化钠生产金属钠 1．原理图示 2．产生现象 通电后，在石墨片周围有________产生，在铁片上生成________色金属。 3．得出结论 在直流电的作用下，熔融氯化钠发生反应生成了Cl2和Na。 气泡　 银白　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 4．理论分析 (1)通电前 氯化钠受热熔化发生电离，生成了能自由运动的Na＋和Cl－， 电离方程式为______________________。 (2)通电时 ①离子作定向运动，阴离子(Cl－)向______迁移，阳离子(Na＋)向______迁移。 ②阳极上Cl－失去电子发生________反应， 电极反应式为__________________________。 阴极上Na＋得到电子发生________反应， 电极反应式为_____________________。 ③利用石墨作电极作阳极电解熔融氯化钠的总反应式为 ________________________。 阳极　 阴极　 氧化　 2Cl－－2e－===Cl2↑　 还原　 Na＋＋e－===Na　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 二、电解和电解池 1．电解 将__________通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极上分别发生________反应、________反应的过程叫作电解。 2．电解池 (1)概念：电解池，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)构成：①与直流电源相连的两个电极，阳极与直流电源的________相连，阴极与直流电源的________相连；②电解质溶液(或熔融电解质)；③形成____________。 直流电　 氧化　 还原　 电能　 化学能　 电能　 还原剂　 氧化剂　 正极　 负极　 闭合回路　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)电解池中，活泼金属作阳极，不活泼金属作阴极(　　) (2)电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动(　　) (3)电解池中，电子的流向是负极→阴极→电解质溶液→阳极→正极(　　) (4)电解熔融氯化钠时，阴极逸出的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝 (　　) (5)原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应(　　) × 　 √　 × 　 × 　 √　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 学习任务一　探究电解的原理及电极产物的判断 用下列装置电解不同的电解质溶液，结合教材中“电解原理”知识，交流讨论。 课堂探究案 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．写出实验1中阴极和阳极的电极反应式，对比①和②，说明电极材料对电极产物的影响。 提示　①阴极：Cu2＋＋2e－===Cu；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ ②阴极：Cu2＋＋2e－===Cu；阳极：Cu－2e－===Cu2＋；电极材料对阴极产物无影响，若阳极是活性电极，电极本身放电。 2．判断实验2中阴极和阳极的电极产物，说明判断电极产物要考虑哪些因素。 提示　③阴极：H2；阳极：O2；④阴极：H2；阳极：O2；判断电极产物要考虑电极材料和电解质溶液中离子的氧化性(或还原性)。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 3．实验3中持续电解分两个阶段，分别写出两个阶段的电极反应和电池总反应式。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．电解池的工作原理 (1)电路、电流分析 接通电路后，电源、金属导线、阴极和阳极与电解质溶液形成闭合回路(如图所示)。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L ①电流方向：电源正极→金属导线→阳极→电解质溶液→阴极→金属导线→电源负极。 ②电子、离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；在外电路中，电子由阳极→正极，负极→阴极。 (2)电极反应 ①阴极与电源负极相连，聚集大量的负电荷，阳离子得到电子，被还原，发生还原反应。 ②阳极与电源正极相连，聚集大量的正电荷，阴离子或金属失去电子，被氧化，发生氧化反应。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．电解池电极产物的判断 (1)阳极产物的判断：首先看电极，如果是活性电极(在金属活动性顺序中Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中阴离子的失电子能力，根据阴离子的放电顺序加以判断，阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。 (2)阴极产物的判断：可直接根据阳离子的放电顺序进行判断。 阳离子的放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。在水溶液中，Al3＋及Al3＋之前的离子不放电。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 答案　C　 解析　根据电解总反应可知，Cu发生氧化反应生成Cu2O，则Cu是阳极，连接直流电源的正极，石墨连接电源的负极，A、B均错误；石墨是阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电极上产生H2，C正确；生成1 mol Cu2O转移2 mol 电子，故有0.5 mol 电子转移时，有0.25 mol Cu2O生成，D错误。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．某小组设计电解饱和食盐水的装置如图所示，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是(　　) A．铜是电解池的阳极 B．石墨电极附近溶液呈红色 C．铜电极上产生的是无色气体 D．石墨电极上发生还原反应 答案　C　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 解析　用石墨和铜作电极电解饱和食盐水，通电后两极均有气泡产生，则Cu作电解池的阴极，A错误；石墨为电解池的阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故石墨电极附近溶液不变红，B错误； Cu电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故铜电极上产生的是无色气体(H2)，C正确；石墨电极为阳极，电极上发生氧化反应，D错误。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L [方法技巧]　判断电解池中电极产物的思维模板 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 学习任务二　利用惰性电极电解电解质溶液的规律 1．若两极分别放出H2和O2，则符合条件的电解质有哪些？ 提示　HNO3、H2SO4、Ba(NO3)2。 2．若阴极析出金属、阳极放出O2，则符合条件的电解质有哪些？ 提示　Cu(NO3)2、CuSO4。 3．若两极分别放出气体，且体积比为1∶1，则符合此条件的电解质有哪些？ 提示　BaCl2、HCl。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 用惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 电极反应特点 实例 电解对象 电解质浓度 pH 电解水型 阴：2H＋＋2e－===H2↑ 阳：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ NaOH 水 增大 增大 H2SO4 水 增大 减小 Na2SO4 水 增大 不变 电解质分解型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 CuCl2 电解质 减小 增大 放H2生碱型 阴：H2O放H2生碱 阳：阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 放O2生酸型 阴：阳离子放电 阳：H2O放O2生酸 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 1．下列各组中，每种电解质溶液用惰性电极电解时只生成氢气和氧气的是 (　　) A．HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、 H2SO4 C．NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2 D．NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2 答案　C　 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 解析　用惰性电极电解时，常见离子的放电顺序：阳离子的放电顺序为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Na＋＞K＋，阴离子的放电顺序为I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞常见含氧酸根离子；电解HCl溶液生成H2和Cl2，电解CuCl2溶液时生成Cu和Cl2，电解Ba(OH)2溶液生成H2和O2，A错误；电解NaOH和H2SO4溶液均生成H2和O2，电解CuSO4溶液则生成Cu和O2，B错误；电解NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2溶液均相当于电解水，均生成H2和O2，C正确；电解H2SO4、 Ba(OH)2溶液均相当于电解水，均生成H2和O2，而电解NaBr溶液则生成Br2和H2，D错误。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 2．如下图所示的两个实验装置，溶液的体积均为200 mL。开始时电解质溶液的浓度均为0.1 mol/L，工作一段时间后，测得导线中均通过0.02 mol电子，若不考虑盐的水解和溶液的体积变化，下列叙述中正确的是(　　) A．产生气体的体积：①＜② B．①中阴极质量增加，②中正极质量减小 C．溶液的pH变化：①减小，②增大 D．电极反应式： ①中阳极为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑， ②中负极为2H＋＋2e－===H2↑ 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 答案　C　 解析　①中阳极上的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，导线中通过0.02 mol电子时，生成0.005 mol O2，在标准状况下的体积为112 mL；②中正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，导线中通过0.02 mol电子时，生成0.01 mol H2，在标准状况下的体积为224 mL，但题目未指明两种气体是否处于相同状况下，故无法比较其体积的大小，A错误。①中阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阴极表面析出Cu，电极质量增加；②中正极表面析出H2，电极质量不变，B错误。①中阳极反应也可写作2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，反应中生成H＋，溶液的酸性增强，则溶液的pH减小；②中正极反应消耗H＋，溶液的酸性减弱，则pH增大，C正确。②中Zn比Cu更活泼，则Zn作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，D错误。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L [特别提醒]　(1)根据电源的连接方式或电极变化判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。 (2)分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组，不要忘记水溶液中的H＋和OH－。 返回导航 第1章　化学反应与能量转化 化学　选择性必修1　L 谢谢观看！ NaCleq \o(=====,\s\up15(熔融))Na＋＋Cl－　 2NaCleq \o(=====,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑　 提示　第一阶段：阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu， 电池总反应为2CuSO4＋2H2Oeq \o(=====,\s\up15(通电))2Cu＋2H2SO4＋O2↑。 第二阶段：阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， 阴极：2H＋＋2e－===H2↑， 电池总反应为2H2Oeq \o(=====,\s\up15(通电))2H2↑＋O2↑。 1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu＋H2Oeq \o(=====,\s\up15(通电),\s\do5(　))Cu2O＋H2↑。下列说法正确的是(　　) A．石墨电极接直流电源的正极 B．铜电极发生还原反应 C．石墨电极上产生氢气 D．当有0.5 mol电子转移时，有0.5 mol Cu2O生成 采用惰性电极从NOeq \o\al(－,3)、SOeq \o\al(2－,4)、Cl－、Cu2＋、Ba2＋、H＋中选出适当的离子组成电解质，对其溶液进行电解并交流、讨论。 $$