4.2.1 电解池的工作原理 同步教学课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 课时1 电解池的工作原理 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 课堂学习 电解原理 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？ 课堂学习 电解原理 电解过程可以看作外接电源提供的电能，借助电解池将还原剂的电子转移给了氧化剂。 电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。 电解池(电解槽)：把电能直接转化为化学能的装置。 课堂学习 课堂学习 电解原理 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。 实验现象： 与负极相连的石墨棒逐渐覆盖一层红色的固体； 与正极相连的石墨棒有气泡产生，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 实验结论： CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2。 课堂学习 电解原理 阳离子(Cu2+)向阴极(与直流电源的负极相连)迁移，阴极上Cu2+得到电子发生还原反应。 阴离子(Cl-)向阳极(与直流电源的正极相连)迁移，阳极上Cl-失去电子发生氧化反应。 水分子也会电离，即溶液中存在着H+和OH-，这些离子是否参与反应呢？ Cu2+、H+向阴极迁移； Cl-、OH-向阳极迁移。 阴极发生还原反应，说明Cu2+氧化性强于H+； 阳极发生氧化反应，说明Cl-还原性强于OH-。 总反应：Cu2+ + 2Cl- = Cu + Cl2↑。 课堂学习 电解原理 离子放电顺序实质： 阴极：电极本身不参与反应，按阳离子氧化性强弱顺序放电； 阳极：若是金属电极，则电极本身失电子变为阳离子，若为惰性电极(金、铂、石墨)，按阴离子还原性强弱顺序放电。 课堂学习 电解原理 根据放电顺序，能够发现以水电离的H+和OH-为分界线，电解分为下面几个类型： 电解本身型，主要是无氧酸和氢后金属无氧酸盐，如CuCl2 、HCl； 放氢生碱型，主要是氢前金属无氧酸盐，如NaCl； 放氧生酸型：主要是氢后金属含氧酸盐，如CuSO4、AgNO3； 电解水型：主要是含氧酸、强碱和氢前金属含氧酸盐，如Na2SO4、H2SO4、NaOH。 课堂学习 电解原理 电解本身型(如CuCl2溶液) 阴极： Cu2+ + 2e- = Cu 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 总反应： Cu2+ + 2Cl- = Cu + Cl2↑ 电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需要加入一定量的溶质。 电解水型(如Na2SO4溶液) 阳极： 2H2O - 4e- = 4H+ + O2↑ 阴极： 4H2O + 4e- = 2H2↑ + 4OH- 总反应： 2H2O = O2↑ + 2H2↑ 电解后溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水。 放氧生酸型(如CuSO4溶液) 阳极： 4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 阴极： 2Cu2+ + 4e- = 2Cu 总反应： 2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2↑ + 2H2SO4 电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。 课堂学习 电解原理 放氢生碱型(如NaCl溶液) 阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极： 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2↑ + H2↑ 电解后溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。 书写电极反应式及总方程式的方法： 判断电极材料； 明确溶液中存在哪些离子(包括水的电离，并分成阳离子组和阴离子组)； 判断阴阳离子的放电顺序； 根据阳极氧化，阴极还原完成电极反应式(注意得失电子守恒)； 由阴阳两电极反应式，合并得总反应式(弱电解质的须保持分子形式)。 课堂学习 根据下方原理图思考，阴极区和阳极区的产物种类、检验方法以及pH变化情况。 氯碱工业 课堂学习 课堂学习 氯碱工业 阴极可以更换，使用金属材料，可以增强电解池的导电性能。 该实验能否更换铁为电极材料，能否更换电解槽为实验装置？ 不能使用电解槽，Cl2与NaOH溶液反应，H2与Cl2混合易爆炸。 将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，还能选择性地通过离子，从而平衡电荷，形成闭合回路。 课堂学习 氯碱工业 采用阳离子交换膜，电解原理如右图所示。 课堂学习 氯碱工业 将饱和氯化钠溶液换成熔融状态下的氯化钠，即工业制备金属钠。 阳极：2Na+ + 2e- = 2Na 阴极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 总反应：2NaCl(熔融) = 2Na + Cl2↑ 下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是 (　　) A．电解池是一种将电能转化成化学能的装置 B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应 C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应 D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应 课堂巩固 D 某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在图中，下列有关分析完全正确的是 (　　) 课堂巩固 B 选项 A B C D a电极 阳极 阴极 阳极 阴极 d电极 正极 正极 负极 负极 Q离子 阳离子 阳离子 阴离子 阴离子 课堂小结 谢谢观看 THANKS 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 20 Traveling Light Joel Hanson Traveling Light, track 1 Other 208783.17 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/TWA8gDlYn/6k9D9xIGo8WXAZ2QiReq2dElL2Uype/05125txy+290yas1na7fVnhLNI+TRhJ61mPhQ1c9cVRJh2tcPYpsqK//UpSWshiZeqtOF5yXaMvFmZLtNMPmHEmWm5zXCbrAgPrcwUiXRZDfBSjdG7+PZv7n9jmrmmXjQNRN7cKgWMidXn/sXnSCWlbL4OWWRI0MBVM5M6UmSUfd5QL+2EbGGtlVDyf6a3kWlh0LVau7yMZUcFzrdeTIrpSoBphMBpsXvzNeBTWAEoolH+2NNQ5qjYw2Ehhy2hVDLv3ktDcgTMGFT2jUCNSlV8bgfzS0LMEGUm8HMdJ2VEZeYIQkVSAVX2yUn/tNcrWGU20lDWCql1jdByW0uuVqLcw1pO4+/9BtqUHjnMYmjcswHCOUm+418eufzpVOdj7Xm47yxOOXjIJXEOCqdGBZQ6bBFwfBf2be2ISzvN7pF2sRM= Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$