4.2.1电解原理 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

新人教版 化学 选择性必修一 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 教学目标 本节重点 理解电解原理及电解的规律，会判断电解的产物，掌握电解池电极反应式的书写。 本节难点 理解电解原理及电解的规律，会判断电解的产物，掌握电解池电极反应式的书写。 1.了解电解及电解池的概念，熟悉电解池的构成条件。 2.理解电解原理及电解的规律，会判断电解的产物，掌握电解池电极反应式的书写。 4.2.1 电解原理 使用时： 化学能转化为电能 充电时： 电能转化为化学能 3 一、电解原理 实验4-2：用石墨电极电解CuCl2溶液 【实验4-4】 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材料(如图4-9)，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极(阳极)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。 ↓e- ↑e- 实验现象 实验结论 电流表指针____________ 说明电解质溶液导电，形成_________ 电极b上逐渐覆盖了一层_________ _____________________ 电极a上有_____________的气体产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸______ _____________________ 发生偏转 红色物质 刺激性气味 变蓝 闭合回路 析出金属铜 产生了氯气 实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2 b a e- 溶液中离子定向移动 负极 阴极 阳极 正极 e- 思考1：在通电时电子时怎么移动？ 思考2：溶液中含有哪些微粒？ 这些微粒可能发生怎样的变化？ CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- Cu2+ ＞ H+ 放电顺序 Cl- ＞ OH- 一、电解原理 (3)通电后，两电极上发生了什么反应 Cu2++ 2e- = Cu（还原反应） 2Cl- - 2e- = Cl2↑（氧化反应） 一、 电解原理 氧化反应 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 还原反应 Cu2+ + 2e- = Cu 阳极 阴极 总反应 Cu2+ + 2Cl- = Cu + Cl2↑ 电解 使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起氧化还原反应的过程 放电 当离子到达电极时，失去/获得电子，发生氧化/还原反应的过程 4.2.1 电解原理 2、电解池的工作原理 氧化 反应 还原 反应 阴离子 阳离子 氧化反应 还原反应 阳极 阴极 阴离子移向______； 阳离子移向______ 阳极 阴极 离子流向 反应类型 电子流向 电源____极流向____极 ____极流向电源____极 负 阴 阳 正 e- e- （1）外加直流电源 （2）电极 （3）电解质溶液或熔融电解质 阳极：接电源正极 阴极：接电源负极 惰性电极：C、Pt、Au等 活性电极：Fe、Cu、Ag等除C、Pt、Au的电极 电极 材料 名称 （4）形成闭合回路。 阴极：与电源负极相连——电子流入——还原反应 阳极：与电源正极相连——电子流出——氧化反应 3、电解池构成条件 4.2.1 电解原理 已知：氧化性Cu2+ > H+ > Na+；还原性Cl- > OH- NaCl == Na+ + Cl- H2O ⇌H+ + OH- 2Cl- － 2e- == Cl2↑ 2H+ + 2e- == H2↑ 还原反应 氧化反应 总反应： 2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑ + Cl2 ↑ 电解 阴极电极反应式 阳极电极反应式 2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 利用惰性电极电解NaCl溶液，能否得到金属Na？ 问题思考 电解熔融氯化钠 熔融NaCl 阴极 阳极 e- e- Na+ Cl- 2Cl-－2e-＝Cl2↑ 2Na+＋2e- ＝2Na 氧化反应 还原反应 总反应：2NaCl=== 2Na＋Cl2↑ 电解 不同电极电解NaCl溶液，电极反应式如何书写？ 已知：氧化性Cu2+ > H+ > Na+；还原性Cl- > OH- 阳极 (C) ：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 (Fe)：2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 阳极(Fe)：Fe－2e- ===Fe2+ 阴极 (C)：2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 二、放电顺序 (1)阳极为活性电极：金属(Au、Pt除外)作阳极，金属先失电子 （2）阳极为惰性电极： C、Au、Pt 阳极放电顺序（阴离子失电子能力） 活性金属电极＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞非还原性含氧酸根＞F- 阴极放电顺序（阳离子得电子能力） Al3+～K+水溶液中不放电，熔融状态放电 Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(浓度大)＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(浓度小)＞Al3+＞Mg2+…… (3)阴极与电极材料无关： 3.电极反应式书写的一般思路 ②明确溶液中存在哪些离子 ③判断阴阳离子的放电顺序 ④根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 ①判断阳极是否为活性电极 ⑤ 阴极+阳极反应式 = 总反应式 【例1】写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总电解方程式 阴极： 阳极： ③两极反应式相加得总方程式 2H2O －4eˉ ＝O2↑＋4H+ 2Cu2+＋4eˉ ＝2Cu OH－＞SO42ˉ Cu2+＞H+ ①首先分析、比较出阴阳极的放电离子 ②然后写电极反应式 ： 电解 2CuSO4＋2H2O 2Cu＋O2↑＋2H2SO4 电解 2Cu＋O2↑＋4H+ 2Cu2+＋2H2O 阴极： 阳极： 来自弱电解质的离子用分子形式表示，否则仍写成离子。 【例2】电极反应式的书写 1.用惰性电极电解MgCl2溶液 阳极反应式：__________________； 阴极反应式：_____________________________________； 总反应离子方程式：___________________________________________________。 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O＋2e－＋Mg2＋===H2↑＋Mg(OH)2↓ 2.用惰性电极电解NaOH溶液 阳极反应式：_____________________________； 阴极反应式：__________________ __________； 总反应方程式：___________________________。 4H2O＋4e－=== 2H2↑ + 4OH _ Mg2＋＋2Cl－＋2H2O ==== Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑ 电解 2H2O ==== O2↑＋2H2↑ 电解 4OH_ －4eˉ ＝ O2↑＋2H2O 3.用惰性电极电解，电解AgNO3溶液 阳极反应式：_____________________________； 阴极反应式：_____________________________； 总反应方程式：___________________________。 4Ag＋＋2H2O ==== 4Ag＋O2↑ ＋ 4 H＋ 电解 4.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：_________________； 总反应方程式：___________________________。 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 2Al＋3H2O ==== Al2O3＋3H2↑ 电解 2H2O －4eˉ ＝ O2↑ ＋4H+ 4Ag＋＋4e－=== 4Ag 电解是最强有力的氧化还原手段！ 阴极：2Cu2+ + 4e— == 2Cu 阳极 ：2H2O －4eˉ ＝ O2↑ ＋4H+ 总a： 2CuSO4+ 2H2O === Cu+ 2H2SO4+ O2 ↑ 电解 1、写出下列电解池的电极反应和总反应方程式。 C C a. CuSO4溶液 练习 Cu Cu b. CuSO4溶液 书写电解方程式的注意事项 2.电极反应式要注意溶液的酸碱性对书写的影响；要注意两边的电荷要守恒（电子看作负电荷） 3.标明条件：通电或电解。若电解的H+或OH-来自于H2O，在总方程式中要以H2O形式存在，不能书写H+或OH-作为反应物 1.首先看阳极材料，若阳极是活性电极阳极本身失去电子被氧化，若阳极是惰性电极，阴离子在阳极放电。 实例 电极反应 浓度 pH 复原 活泼金属含氧酸盐Na2SO4 阳极 阴极 氧气 氢 气 阳极: 2H2O －4eˉ ＝ O2↑ ＋4H+ 阴极: 2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 变大 不 变 加H2O Na2SO4溶液 2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑ 电解 探究电解规律 ① 阳极 阴极 氯气 氢 气 NaCl溶液 探究电解规律 实例 电极反应 浓度 pH 复原 活泼金属无氧酸盐NaCl 阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2↑ 阴极: 2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 2NaCl+2H2O ===2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑ 电解 减小 增 大 加 HCl ② 实例 电极反应 浓度 pH 复原 不活泼金属含氧酸盐CuSO4 阳极 阴极 氧 气 铜 阳极: 2H2O －4eˉ ＝ O2↑ ＋4H+ 阴极：Cu2++ 2e- = Cu 减小 减小 加 CuO CuSO4溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4 电解 探究电解规律 ③ 电解规律（惰性电极）小结 阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+ 电解类型 物质类别 电极反应 pH 复原 电解水型 电解电解质型 电解电解质和水型 H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl 阴:4H+ + 4e- = 2H2↑ 阳:4OH-－4e-=O2↑+2H2O 减小 增大 不变 H2O 阳:2Cl- －2e-=Cl2↑ 阴:2H++2e- = H2↑ 增大 HCl CuCl2 阳:2Cl- － 2e- =Cl2↑ 阴:Cu2++2e- = Cu↓ 增大 CuCl2 NaCl 阳:2Cl-－2e- =Cl2↑ 阴:2H2O + 2e- == H2↑+ 2OH- 增大 HCl CuSO4 阳:2H2O －4eˉ ＝ O2↑ ＋4H+ 阴:2Cu2++4e- = 2Cu↓ 减小 CuO Lavf58.45.100 Lavf58.20.100 $$