专题1 第2单元 第3课时 电解池的工作原理（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 第二单元　化学能与电能的转化 第3课时　电解池的工作原理 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．电解熔融态氯化钠 电解熔融态氯化钠的原理示意图 (1)实验现象：通电后，在阳极周围有____产生，在阴极上生成__________。 气泡 银白色金属 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)实验分析 ①熔融态氯化钠中存在的微粒：____、____。 ②通电后离子和电子的移动方向 离子：阳离子______(填离子符号)移向__极；阴离子____(填离子符号)移向__极。 电子：从电源____流向____，从______流向电源的____。 Na＋ Cl－ Na＋ 阴 Cl－ 阳 负极 阴极 阳极 正极 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ③电极上发生的变化 阴极：_______________________(还原反应)。 阳极：_____________________(氧化反应)。 (3)实验结论：熔融态氯化钠在____作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。 2Na＋＋2e－===2Na 2Cl－－2e－===Cl2↑ 电流 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．电解池的基本概念 (1)电解 在直流电的作用下，在两个电极上分别发生____反应和____反应的过程。 (2)电解池 ①定义：将____转化为______的装置。 ②组成：直流电源、固体电极材料、电解质溶液或熔融态电解质，构成闭合回路。 氧化 还原 电能 化学能 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)电极及电极反应 阳极：与电源____相连的电极，发生____反应。 阴极：与电源____相连的电极，发生____反应。 正极 氧化 负极 还原 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．电解CuCl2溶液 Cu2＋＋2e－===Cu 2Cl－－2e－ ===Cl2↑ 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究一____电解池的工作原理 电解(Electrolysis)是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质(又称电解液)，在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，电化学电池在外加直流电压时可发生电解过程。1937年，阿特拉斯化学工业公司实现了用电解法由葡萄糖生产山梨醇及甘露糖醇的工业化，这是第一个大规模用电解法生产有机化学品的过程。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)阴、阳离子在电解过程中的移动方向与在原电池中的移动方向有什么区别和联系？ 提示：原电池中：阳离子→正极；阴离子→负极 电解池中：阳离子→阴极；阴离子→阳极。 即阳离子都是移向发生还原反应的电极，阴离子都是移向发生氧化反应的电极。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)电解时电子可从溶液中通过吗？ 提示：电子不能通过电解质溶液，在溶液中是自由离子定向移动传导电流。 (3)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失电子？ 提示：电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。Cu2＋比H＋更容易得电子，而Cl－比OH－更容易失电子。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)若用Cu电极电解稀硫酸，开始电解时的电极反应式和总反应式如何书写？ 提示：阳极：Cu－2e－===Cu2＋　阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (5)若将等物质的量的CuSO4和MgCl2混合溶于水，对该溶液以惰性电极进行电解，试讨论两个电极可能生成的产物，并写出总反应式。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (6)用惰性电极电解硫酸与盐酸后溶液pH有何变化？如何将电解后的溶液恢复到电解前的状态？ 提示：硫酸pH减小，盐酸pH增大。将电解后的溶液恢复到电解前的状态，硫酸应加入水，盐酸应通HCl。 (7)用惰性电极电解食盐水、硫酸铜溶液和硫酸钠溶液一段时间后，溶液的pH如何变化？若要使溶液复原，应加入什么物质？ 提示：食盐水的pH增大，硫酸铜溶液的pH减小，硫酸钠溶液的pH不变。使溶液复原，食盐水中应通入一定量的HCl，硫酸铜溶液中应加入一定量的氧化铜或碳酸铜，硫酸钠溶液中应加入一定量的水。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．电解池的阳极与阴极的判断方法 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．电解池的工作原理 ①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。 ②电解质的水溶液或熔融态电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S ③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。 ④电解质溶液(或熔融态电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融态电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。 ⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 3．电解产物的判断方法 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 4．电解池的电极反应式、电解总反应式的书写 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S B 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S B 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 探究二____酸、碱、盐溶液电解规律 当X溶液是不同的物质，试分析电极反应。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [问题设计] (1)若X为H2SO4或NaOH或Na2SO4，试分析实际放电离子、实际电解对象。 提示：阳极OH－放电，阴极H＋放电。实际电解对象为H2O。 (2)若X为HCl或CuCl2，实际电解对象是什么？ 提示：实际电解对象分别为HCl、CuCl2。 (3)若X为NaCl或KBr，阴极发生的电极反应有哪些特点？ 提示：阴极均为H＋放电，同时生成OH－。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)若X为CuSO4或AgNO3，则阳极发生的电极反应有什么特点？ 提示：阳极均为OH－放电，同时生成H＋。 (5)当X溶液是氯化钠和硫酸铜的混合溶液，一段时间后两极放出气体的体积相同(相同状况下)，试分析阳极反应是什么？ 提示：开始阴极 Cu2＋＋2e－===Cu，然后2H＋＋2e－===H2 ↑，阳极开始2Cl－－2e－===Cl2 ↑，两极生成的气体的体积相同，因此阳极反应还有4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (2)电解电解质型 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (3)放H2生碱型 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S (4)放O2生酸型 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S [注意]对于电解质溶液复原的问题，不仅要求溶质不变，还要注意溶质的浓度也不变。恢复电解质溶液，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。若两极产物分别是H2和Cl2，则应加入HCl气体而不是稀盐酸；若两极产物分别是Cu和O2，则加入CuO或CuCO3都可以使电解质溶液复原，因为CuCO3(可以写成CuO·CO2)在与酸反应时，生成的CO2气体会逸出，但不能加入Cu(OH)2和Cu2(OH)2CO3。 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 【例2】 (2023·江苏徐州高二质检)某溶液中含有NaCl和H2SO4两种溶质，它们的物质的量之比为3∶1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据两极放电离子的来源不同，可明显分为三个阶段。下列叙述不正确的是(　　) A．阴极自始至终只析出H2 B．阳极先析出Cl2，后析出O2 C．电解的最后阶段为电解水 D．溶液的pH不断增大，最后为7 D 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是(　　) A.电解稀硫酸，实质上是电解水，故溶液的pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液的pH减小 C．电解Na2SO4溶液，在阴极上和阳极上析出的产物的物质的量之比为1∶2 D．电解CuCl2溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 D 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 1．电致变色器件可智能调控太阳光透过率，从而实现节能。下图是某电致变色器件的示意图。当通电时，Ag＋ 注入无色WO3 薄膜中，生成AgxWO3，器件呈现蓝色，对于该变化过程，下列叙述错误的是(　　) A．Ag 为阳极 B．Ag＋ 由银电极向变色层迁移 C．W 元素的化合价升高 D．总反应为WO3＋xAg===AgxWO3 C 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 2．用如图所示装置除去含CN－、Cl－ 废水中的CN－ 时，控制溶液pH 为9～10，阳极产生的ClO－ 将CN－ 氧化为两种无污染的气体。下列说法不正确的是(　　) A．用石墨作阳极，铁作阴极 B．阳极的电极反应式：Cl－＋2OH－－2e－===ClO－＋H2O C．阴极的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．除去CN－ 的反应：2CN－＋5ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋5Cl－＋H2O D 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S D 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 解析： 专题1　化学反应与能量变化 化学 选择性必修1 化学反应原理 S 课时梯级训练(5) 谢谢观看！ $$