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人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第二节 电解池一等奖课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能第二节 电解池一等奖课件ppt，文件包含43电解池ppt、实验4-2电解氯化铜溶液mp4等2份课件配套教学资源，其中PPT共24页， 欢迎下载使用。
现象：通电后不久可以看到，与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜，与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。根据气体的刺激性气味和试纸变色情况，可以推测产生的是氯气。
结论：实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2
（二）电解池的定义：
将电能转变为化学能的装置，也成电解槽
两极一液一电源，氧化还原是条件
注：电解法是一种强氧化还原手段，可以完成一个不自发的氧化 还原反应
（1）阴极——负极——阳离子——还原反应
（2）阳极——正极——阴离子——氧化反应
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。
（1）活性电极：电极自身放电即电极自身发生氧化反应， 如：Fe、Cu、Ag
（2）惰性电极：电极自身不反应，由电解质中的阴离子 发生氧化反应。如：Au、Pt、C
4、能发生氧化还原反应：
可以是自发的反应，也可以是非自发的反应
（四）工作原理（以电解CuCl2溶液为例）
Cu2++2e-=Cu
2Cl--2e-=Cl2↑
负极→阴极，阳极→正极
正极→阳极，阴极→负极
阳离子→阴极，阴离子→阳极
注：放电：离子得失电子发生氧化还原反应的过程
反应方式：M-ne-=Mn+
Au、Pt、C。溶液中的阴离子放电
常见放电顺序： 活性电极>S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-
Fe-2e- =Fe2+
Cu-2e- =Cu2+
2Br--2e-=Br2
2Cl--2e-=Cl2
2H2O—4e-=4H++O2↑
常见阳离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
最常见的阴极产物有Ag、Cu、H2
注：在电镀时，通过控制条件，Fe2+和Zn2+的得电子 能力会强于酸中的H+，即浓度越大，得电子能力越强
Cu2++2e-=Cu
2H++2e-=H2或2H2O+2e-=H2↑+2OH-
（六）电解方程式的书写
看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应
注：（1）必须在总反应方程式的“=”上标明“通电”或“电解”
（2）只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解 质及电解产物，无关的不写
练习：1、阳极为铁，阴极为铜，电解质为氯化铁 2、阳极为铜，阴极为铁，电解质为氯化铜 3、阳极为银，阴极为石墨，电解质为稀盐酸 4、阴阳极均为石墨，分别写出电解质为硫酸、氢氧化钾、 硝酸钠；溴化铜；氯化钠；硫酸铜、硝酸银
（七）惰性电极电解规律
阴极： 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑
含氧酸(H2SO4)
活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电
不活泼金属含氧酸盐（CuCl2）
阴极: 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 生成碱
阳极：电解质阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐（NaCl、MgCl2）
生成新电解质，原电解质浓度减小
阴极：电解质阳离子放电
阳极:2H2O—4e-=4H++O2↑生成酸
不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4、AgNO3）
加对应的氧化物（CuO）
注：常考的电解池反应式：惰性电极的情况下，电解强碱、含氧酸、活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）、HCl、CuCl2、NaCl、MgCl2、CuSO4、AgNO3
（八）电解池与原电池的比较
自发进行的氧化还原反应
非自发或自发进行的氧化还原反应
阳离子→正极，阴离子→负极
小结：原电池与电解池的电极反应：负阳氧，正阴还 原电池的离子走向：正向正，负向负；电解池的离子走向：阴阳相吸
（一）氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱和氯气
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑
总反应：2Cl―+2H2O
2OH―+Cl2↑+H2↑
阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞——变红
阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝
3、阳离子交换膜的作用
（1）将电解池隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子（Na+、H+）通过，而阻止阴离子（Cl-、OH-）和气体通过
（2）既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合，而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量
工业生产中，这个反应在离子交换膜电解槽中进行。离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。图4-12所示是一台离子交换膜电解槽(包括16个单元槽),图4-13是一个单元槽的电解原理示意图。
1、定义：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或 合金的加工工艺
2、目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度
阴极：待镀金属——镀件
阳极：镀层金属（通常是一些在空气或溶液里不易起变化的金属（如Cr、Ni、Ag和合金（如黄铜）））
电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液
5、特点：一多一少一不变
一多：阴极上有镀层金属沉积
一少：阳极上镀层金属溶解
一不变：电解质溶液浓度不变
阳极：Cu—2e-=Cu2+
（Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+）
阳极泥成分：Au、Ag
阴极：Cu2++2e-=Cu
（电解质溶液浓度减小，因为mCu（溶解）< mCu（析出））
1、金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。
2、特点：电解是最强有力的氧化还原手段
3、适用范围：制取活泼金属单质。 如：Na、Ca、Mg、Al等
4、实例：电解熔融NaCl制备单质Na
阴极：Na++e-=Na
阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑
总反应：2NaCl（熔融）
5、常见金属的冶炼方法：
答：1.电镀前，如果将铜片与直流电源的负极相连，铁制镀件与直流电源的正极相连，通电后，铁制镀件逐渐溶解，铜片上附着新生成的铜，电镀液蓝色逐渐变浅。阳极反应为：Fe-2e-=Fe2+,阴极反应为：Cu2++2e-=Cu。
现象：通电后不久可以看到，与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜，与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。根据气体的刺激性气味和试纸变色情况，可以推测产生的是氯气。
结论：实验表明，CuCl2溶液在通电条件下生成了Cu和Cl2
（二）电解池的定义：
将电能转变为化学能的装置，也成电解槽
两极一液一电源，氧化还原是条件
注：电解法是一种强氧化还原手段，可以完成一个不自发的氧化 还原反应
（1）阴极——负极——阳离子——还原反应
（2）阳极——正极——阴离子——氧化反应
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。
（1）活性电极：电极自身放电即电极自身发生氧化反应， 如：Fe、Cu、Ag
（2）惰性电极：电极自身不反应，由电解质中的阴离子 发生氧化反应。如：Au、Pt、C
4、能发生氧化还原反应：
可以是自发的反应，也可以是非自发的反应
（四）工作原理（以电解CuCl2溶液为例）
Cu2++2e-=Cu
2Cl--2e-=Cl2↑
负极→阴极，阳极→正极
正极→阳极，阴极→负极
阳离子→阴极，阴离子→阳极
注：放电：离子得失电子发生氧化还原反应的过程
反应方式：M-ne-=Mn+
Au、Pt、C。溶液中的阴离子放电
常见放电顺序： 活性电极>S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-
Fe-2e- =Fe2+
Cu-2e- =Cu2+
2Br--2e-=Br2
2Cl--2e-=Cl2
2H2O—4e-=4H++O2↑
常见阳离子放电顺序：金属活动性顺序的倒序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
最常见的阴极产物有Ag、Cu、H2
注：在电镀时，通过控制条件，Fe2+和Zn2+的得电子 能力会强于酸中的H+，即浓度越大，得电子能力越强
Cu2++2e-=Cu
2H++2e-=H2或2H2O+2e-=H2↑+2OH-
（六）电解方程式的书写
看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应
注：（1）必须在总反应方程式的“=”上标明“通电”或“电解”
（2）只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解 质及电解产物，无关的不写
练习：1、阳极为铁，阴极为铜，电解质为氯化铁 2、阳极为铜，阴极为铁，电解质为氯化铜 3、阳极为银，阴极为石墨，电解质为稀盐酸 4、阴阳极均为石墨，分别写出电解质为硫酸、氢氧化钾、 硝酸钠；溴化铜；氯化钠；硫酸铜、硝酸银
（七）惰性电极电解规律
阴极： 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
阳极：2H2O—4e-=4H++O2↑
含氧酸(H2SO4)
活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）
电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电
不活泼金属含氧酸盐（CuCl2）
阴极: 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 生成碱
阳极：电解质阴离子放电
活泼金属的无氧酸盐（NaCl、MgCl2）
生成新电解质，原电解质浓度减小
阴极：电解质阳离子放电
阳极:2H2O—4e-=4H++O2↑生成酸
不活泼金属的含氧酸盐（CuSO4、AgNO3）
加对应的氧化物（CuO）
注：常考的电解池反应式：惰性电极的情况下，电解强碱、含氧酸、活泼金属含氧酸盐（KNO3、Na2SO4）、HCl、CuCl2、NaCl、MgCl2、CuSO4、AgNO3
（八）电解池与原电池的比较
自发进行的氧化还原反应
非自发或自发进行的氧化还原反应
阳离子→正极，阴离子→负极
小结：原电池与电解池的电极反应：负阳氧，正阴还 原电池的离子走向：正向正，负向负；电解池的离子走向：阴阳相吸
（一）氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱和氯气
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑
总反应：2Cl―+2H2O
2OH―+Cl2↑+H2↑
阴极：有无色、无味气泡产生，滴加酚酞——变红
阳极：有黄绿色、刺激性气味的气体产生，使湿润的淀粉KI试纸变蓝
3、阳离子交换膜的作用
（1）将电解池隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子（Na+、H+）通过，而阻止阴离子（Cl-、OH-）和气体通过
（2）既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合，而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量
工业生产中，这个反应在离子交换膜电解槽中进行。离子交换膜电解槽是由多个单元槽组成的。图4-12所示是一台离子交换膜电解槽(包括16个单元槽),图4-13是一个单元槽的电解原理示意图。
1、定义：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或 合金的加工工艺
2、目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度
阴极：待镀金属——镀件
阳极：镀层金属（通常是一些在空气或溶液里不易起变化的金属（如Cr、Ni、Ag和合金（如黄铜）））
电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液
5、特点：一多一少一不变
一多：阴极上有镀层金属沉积
一少：阳极上镀层金属溶解
一不变：电解质溶液浓度不变
阳极：Cu—2e-=Cu2+
（Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+）
阳极泥成分：Au、Ag
阴极：Cu2++2e-=Cu
（电解质溶液浓度减小，因为mCu（溶解）< mCu（析出））
1、金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。
2、特点：电解是最强有力的氧化还原手段
3、适用范围：制取活泼金属单质。 如：Na、Ca、Mg、Al等
4、实例：电解熔融NaCl制备单质Na
阴极：Na++e-=Na
阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑
总反应：2NaCl（熔融）
5、常见金属的冶炼方法：
答：1.电镀前，如果将铜片与直流电源的负极相连，铁制镀件与直流电源的正极相连，通电后，铁制镀件逐渐溶解，铜片上附着新生成的铜，电镀液蓝色逐渐变浅。阳极反应为：Fe-2e-=Fe2+,阴极反应为：Cu2++2e-=Cu。
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