4.2.1 电解原理（课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

第四单元 化学反应与电能 第二节 电解原理及其应用 第1课时 电解原理 学习目标 1.以电解氯化铜为例，分析理解电解池的工作原理。 2.会判断离子的放电顺序，会书写其电极反应式。 3.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用，可以应用电解的知识分析解决新型电解池。 铜 生活中铜制品纯度很高。高纯度的铜是通过火法冶炼和湿法冶炼制备的。那么，大致流程是什么呢？ 情境引入 高纯铜的制备 第 页 预备处理：矿石破碎和磨细 电解法提铜 硫酸浸，溶解铜离子 浸出液净化处理，净化方法包括中和沉淀、溶解和重结晶等 铜再次熔炼和精炼 情境引入 电解精炼铜 第 页 实验步骤：在U形管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液，插入两根石墨电极。用湿润的碘化钾淀粉试纸检验两级产物。观看视频，记录现象。 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液 第 页 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液实验 观看视频之前，根据所学知识预测实验现象。 思考1 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液 第 页 实验现象： 1、与负极相连的石墨棒上逐渐覆盖一层红色的固体 2、与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 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液 第 页 阴极 与直流电源的负极相连 阳极 与直流电源的正极相连 根据电源，对两个石墨电极命名。 根据原电池原理同学们思考：电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？ 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液 第 页 学生活动一：小组讨论以下问题 (1)通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？ (2)通电后，这些离子的运动情况有什么改变？ (3)当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？ 思考2 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液 电解氯化铜溶液的微观反应过程 Cl— Cl— Cl— Cl— Cu2+ Cu2+ Cu2+、Cl— 无规则运动 Cu2+、Cl— 定向运动 Cl— Cl— Cl— Cl— Cu2+ Cu2+ Cu2+、Cl— 发生电子得失 Cl Cl Cl Cl Cu Cu 阴阳两极上 生成Cu、Cl2 Cl2 Cl2 e + - + - + - e 任务一： 电解原理--电解CuCl2溶液 外加电源，有动力，此时不能忽略水的电离。 即是，水溶液中考虑H+和OH-的放电。 注意 第 页 11 CuCl2 Cu2+ + 2Cl- H2O H+ OH- + Cu2+、H+向阴极迁移 Cl-、OH-向阳极迁移 任务一： 电解原理 第 页 12 1、电解：使电流通过电解质溶液,而在阴、阳两极引 起氧化还原反应的过程。 2、电解池：借助于电流引起氧化还原反应的装置， 也就是把电能转化为化学能的装置叫做 电解池或电解槽。 3、电解池构成条件： ①直流电源 ②两个电极(惰性电极：Pt、Au或石墨) ③电解质溶液 ④形成闭合回路 阴极：与电源负极相连 阳极：与电源正极相连 电解原理 1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）电解池能将化学能转化为电能（ ） （2）电解池的阳极与电源的负极相连（ ） （3）电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动（ ） （4）原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应（ ） Ⅹ Ⅹ √ √ 练习1 任务二： 电解原理--电极反应式书写 阴极Cu2+ Cu2+ + 2Cl- 总反应CuCl2 电解 Cl2↑ + Cu 2e- 阳极 2Cl- Cl2↑ － 第 页 15 学生活动二：根据现象，两极放电离子分别是什么？ 思考讨论1：H+和OH-既然能放电，何没有参与电极反应呢？ 任务三： 溶液中离子的放电顺序 第 页 16 思考讨论2：离子放电顺序如何判断呢？ 离子放电顺序实质：阳离子氧化性强弱顺序，阴离子还原性强弱顺序 任务三： 溶液中离子的放电顺序 第 页 阳离子得电子或阴离子失电子使离子电荷降低的过程叫做放电。 电解时离子放电顺序 1、阴极:阳离子放电，金属活动顺序的反顺序 得电子能力（氧化性）强的阳离子先放电 电极反应产物判断 Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸）＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+ ＞H+（水）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+ 只在熔融状态下放电 浓度很大时排在H+前 任务三： 溶液中离子的放电顺序 2、阳极: S2－＞I－＞Br－＞Cl－ ＞OH－＞含氧酸根＞F－ （2）若阳极材料为惰性电极(Pt、Au、石墨)，则阳极电极反应为溶液中阴离子放电 （1）若阳极材料为金属电极（除Pt 、Au、外）， 则阳极电极反应为金属失电子 金属-ne- = 金属阳离子 阴离子放电顺序 失电子能力（还原性）强的阴离子先放电 任务三： 溶液中离子的放电顺序 阳极 阴极 电源 溶液中离子 金属或阴离子 阳离子 电极 反应 放电 顺序 负阴还原反应 正阳氧化反应 总结提升 思考预测：据电解的基本原理，思考预测电解饱和食盐水的产物，并说明验证产物的方法。 练习2 第 页 2．按要求书写电极反应式和总反应式。 （1）用惰性电极电解AgNO3溶液 阳极反应式：_____________________________________________________； 阴极反应式：______________________________________________________； 总反应离子方程式：____________________________________________________。 （3）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－4e－==O2↑＋4H＋ 4Ag＋＋4e－==4Ag 电解 4Ag＋O2↑＋4H＋ 4Ag＋＋2H2O 电解 Al2O3＋3H2↑ 2Al＋3H2O 2Al－6e－＋3H2O==Al2O3＋6H＋ 6H＋＋6e－===3H2↑ 练习3 第 页 $$