第2节电能转化为化学能——电解

1、第2节 电能转化为化学能电解电解法在元素发现史中的重要地位电解法在元素发现史中的重要地位1.1.了解电解池的工作原理，能准确书写电极反应了解电解池的工作原理，能准确书写电极反应式及反应总式。式及反应总式。（重点）（重点）2.2.掌握电解饱和食盐水的基本原理，理解阴阳离掌握电解饱和食盐水的基本原理，理解阴阳离子的放电顺序。子的放电顺序。（重点）（重点）3.3.了解电解精炼铜及电镀的原理，体会化学知识了解电解精炼铜及电镀的原理，体会化学知识在工业生产中的重要作用。在工业生产中的重要作用。钠的制备钠的制备钠的化学性质很活泼，这给钠的制取带来一定的困难。钠的化学性质很活泼，这给钠的制取带来一定的困难。

2、目前，世界上生产金属钠多数用电解熔融氯化钠的方法。目前，世界上生产金属钠多数用电解熔融氯化钠的方法。1.1.氯化钠中含有哪些微粒氯化钠中含有哪些微粒? ? 接通电源之前如何运动？接通电源之前如何运动？2.2.接通电源后，接通电源后，NaNa+ +和和ClCl- -如何移动？如何移动？3.3.两个电极上观察到什么现象？两个电极上观察到什么现象？NaNa+ +和和ClCl- -做无规则运动。做无规则运动。NaNa+ + 向向 极移动，极移动， ClCl- -向向 极移动。极移动。Y YX XX X：有刺激性气味的气体生成，：有刺激性气味的气体生成， Y Y：析出金属。：析出金属。熔融熔融NaClN

3、aCl + -+ -X XY Y【思考与交流【思考与交流】 阴极阴极阳极阳极4.4.两个电极上分别发生什么反应？两个电极上分别发生什么反应？2Na2Na+ +2e+2e- -=2Na=2Na2Cl2Cl- - -2e-2e- -=Cl=Cl2 2 2NaCl = 2Na+ClNaCl = 2Na+Cl2 2 通电通电电解熔融电解熔融NaClNaCl总反应：总反应：与电源正极相连的：与电源正极相连的：与电源负极相连的：与电源负极相连的：氯氯气气钠钠熔融熔融NaClNaCl + -+ -氧化反应氧化反应还原反应还原反应5.5.电子的流向？电子的流向？6.6.离子定向移动的方向？离子定向移动的方向？

4、( (注：电子只在外电路定向移动，不能在溶液中移动）注：电子只在外电路定向移动，不能在溶液中移动）电子从电源负极流出，电子从电源负极流出，流入电解池阴极；流入电解池阴极；再从阳极流回电源正极。再从阳极流回电源正极。阳离子向阴极移动，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。阴离子向阳极移动。氯氯气气钠钠熔融熔融NaClNaCl + -+ -阴极阴极阳极阳极1.1.电解的概念电解的概念 在直流电作用下，电解质在两个电极上分别发在直流电作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。 一、电解的原理一、电解的原理2.2.电解池电解池把电能转化为化学

5、能的装置。把电能转化为化学能的装置。观察对比电解池和原电池，总结电解池的构成条件。观察对比电解池和原电池，总结电解池的构成条件。阳极阳极阴极阴极 C CC CCuClCuCl2 2溶液溶液- - + +正极正极 稀硫酸稀硫酸ZnZn Cu Cu负极负极 【思考与交流【思考与交流】 阳极阳极阴极阴极C CC CCuClCuCl2 2溶液溶液- - + +3.3.构成电解池的条件构成电解池的条件（1 1）外接直流电源。）外接直流电源。（2 2）两个固体电极材料插入电解质溶液或熔融态）两个固体电极材料插入电解质溶液或熔融态电解质中。电解质中。观看电解氯化铜溶液的动画模拟，体会电解原理的内容。观看电解

6、氯化铜溶液的动画模拟，体会电解原理的内容。 阳极阳极阴极阴极e eCuCu2+2+ + 2e + 2e=Cu =Cu ( (还原反应还原反应) )工作原理：工作原理：2Cl2Cl-2e-2e=Cl=Cl2 2 ( (氧化反应氧化反应) )( (缺少电子缺少电子) )( (富集大量电子富集大量电子) )阴极：阴极：阳极：阳极：CuCu2+2+、H H+ +、ClCl- -、OHOHe e- -C CC CCuClCuCl2 2溶液溶液总反应：总反应： CuClCuCl2 2 = Cu +Cl = Cu +Cl2 2通电通电- +- +阴极：阴极：阳极：阳极：AgAg+ +FeFe3+3+CuCu

7、2+2+HH+ +（先于（先于H H+ +放电）放电） PbPb2+ 2+ SnSn2+ 2+ FeFe2+ 2+ ZnZn2+ 2+ 浓度大时先于浓度大时先于 H H+ +放电放电 HH+ + AlAl3+ 3+ MgMg2+ 2+ NaNa+ + CaCa2+ 2+ KK+ + 水中水中H H+ +先放电先放电金属电极（除金属电极（除PtPt、AuAu）S S2-2-IIBrBrClCl OHOH 含氧酸根离子含氧酸根离子二、阴、阳离子放电的一般顺序二、阴、阳离子放电的一般顺序阳离子阳离子 氧化性强的先得电子氧化性强的先得电子阴离子阴离子 还原性强的先失电子还原性强的先失电子重点记忆：重点

8、记忆：AgAg+ +CuCu2+2+HH+ + MgMg2+2+NaNa+ +CaCa2+2+KK+ +水溶液中水溶液中H H+ +先得电子，先得电子，MgMg2+2+等不得电子。等不得电子。分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确阴、阳极；溶液中存在哪些离子明确阴、阳极；溶液中存在哪些离子根据放电顺序分析，得出产物根据放电顺序分析，得出产物阴阳两极附近有哪些离子阴阳两极附近有哪些离子掌握过程方法，掌握过程方法，事半功倍！事半功倍！阳极阳极材料：材料：活性电极活性电极( (除铂、金以外的金属除铂、金以外的金属) )：惰性电极惰性电极 ( (石墨、铂、金石墨、铂、金) )：电解质导电

9、的过程就是电解过程。电解质导电的过程就是电解过程。活性阳极先于阴离子放电；活性阳极先于阴离子放电；阴极不参与电解反应。阴极不参与电解反应。阴离子放电；阴离子放电；阳极自身失电子。阳极自身失电子。【归纳提高【归纳提高】分别用惰性电极电解下列物质的水溶液，写出有关分别用惰性电极电解下列物质的水溶液，写出有关的电极反应式和总反应式。的电极反应式和总反应式。(1)(1)稀硫酸稀硫酸 (2)(2)盐酸盐酸 (3)(3)硝酸银硝酸银 (4)(4)硫酸铜硫酸铜 (5)(5)氯化钾氯化钾 (6)(6)氢氧化钠氢氧化钠【学与用【学与用】阴极：阴极：4H4H+ +4e+4e- - =2H=2H2 2 阳极：阳极：

10、4OH4OH- - -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+ OO+ O2 2总反应式：总反应式：(2)(2)盐酸盐酸阴极：阴极：2H2H+ + + 2e+ 2e- - = H= H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl- - - 2e- 2e- - =Cl=Cl2 2总反应式：总反应式：2HCl = H2HCl = H2 2+ Cl+ Cl2 2通电通电2H2H2 2O = 2HO = 2H2 2 + O + O2 2通电通电(1)(1)稀硫酸稀硫酸（3 3）AgNOAgNO3 3溶液溶液4Ag4Ag+ + +4e+4e- - = 4Ag = 4Ag4OH4OH- -4e-4e- - = 2H

11、 = 2H2 2O + OO + O2 2 4Ag4Ag+ +2H+2H2 2O = 4Ag + OO = 4Ag + O2 2+ 4H+ 4H+ + 通电通电阴极：阴极： 2Cu2Cu2+2+4e+4e- -=2Cu=2Cu阳极：阳极： 4OH4OH- -4e-4e- - =2H =2H2 2O +OO +O2 2（4 4）CuSOCuSO4 4溶液溶液2Cu2Cu2+2+2H+2H2 2O= 2Cu + OO= 2Cu + O2 2 + 4H+ 4H+ +通电通电总反应：总反应： 阳极：阳极：阴极：阴极： 总反应：总反应：2Cl2Cl- - -2e -2e- - = Cl = Cl2 2

12、2H2H+ + + 2e+ 2e- -= H= H2 2阳极：阳极：阴极：阴极：总反应式：总反应式： 通电通电2Cl2Cl- -+2H+2H2 2O = 2OHO = 2OH- -+ Cl+ Cl2 2+ H+ H2 2(5)(5)氯化钾溶液氯化钾溶液(6)NaOH(6)NaOH溶液溶液阳极：阳极：4OH4OH- - -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2阴极：阴极：4H4H+ +4e+4e- - =2H=2H2 2总反应式：总反应式： 2H2H2 2O = 2HO = 2H2 2+ O+ O2 2通电通电电解质类型电解质类型 实例实例电解对象电解对象电解类型电解类型最高

13、价含氧酸最高价含氧酸强碱强碱最高价含氧酸强碱盐最高价含氧酸强碱盐无氧酸无氧酸 无氧酸不活泼金属盐无氧酸不活泼金属盐无氧酸活泼金属盐无氧酸活泼金属盐含氧酸不活泼金属盐含氧酸不活泼金属盐HNOHNO3 3H H2 2O ONaOHNaOHH H2 2O ONaNONaNO3 3H H2 2O O电解电解水型水型HClHClHClHClCuClCuCl2 2CuClCuCl2 2电解质电解质分解型分解型NaClNaCl溶质和水溶质和水放氢生碱放氢生碱AgNOAgNO3 3溶质和水溶质和水放氧生酸放氧生酸电解的类型（惰性电极）电解的类型（惰性电极）【归纳小结【归纳小结】电极反应：电极反应： 阴极：阴极

14、：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2总反应式：总反应式：2H2H2 2O O + 2Cl+ 2Cl- - = H = H2 2 +2OH+2OH- - + Cl+ Cl2 2 通电通电2H2H2 2O O + 2NaCl = H+ 2NaCl = H2 2+2NaOH + Cl+2NaOH + Cl2 2 通电通电三、电解原理的应用三、电解原理的应用1.1.电解饱和食盐水：电解饱和食盐水： 阴极产物阴极产物阳极产物阳极产物如图是家用如图是家用“8484消毒液消毒液”发生器的示意发生器的示意图，这是一个电解食盐水的装置，原

15、理图，这是一个电解食盐水的装置，原理是设法使电解产生的是设法使电解产生的ClCl2 2和和NaOHNaOH反应，生反应，生成成NaClONaClO用来消毒，则图中电源的用来消毒，则图中电源的a a极应极应为为 极，从极，从 c c 导出的气体是导出的气体是 ，电解总反应为电解总反应为 。负负H H2 22H2H2 2O O +2NaCl= H+2NaCl= H2 2+2NaOH+Cl+2NaOH+Cl2 2 通电通电H H2 2【练一练【练一练】2.2.电解精炼铜电解精炼铜思考：有一块粗铜（含思考：有一块粗铜（含ZnZn、NiNi、AgAg等）和一小块精铜，等）和一小块精铜，如何用电解方法对粗

16、铜进行电解精炼？如何用电解方法对粗铜进行电解精炼？画出装置图并写出电极反应式。画出装置图并写出电极反应式。粗铜作阳极，精铜作阴极，粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSOCuSO4 4溶液作电解液。溶液作电解液。粗铜做阳极，按照金属活动性顺序，活动性弱的粗铜做阳极，按照金属活动性顺序，活动性弱的AgAg、AuAu等等失电子能力小于失电子能力小于CuCu，以单质形式沉积于阳极，成为，以单质形式沉积于阳极，成为“阳极阳极泥泥”。活动性强的。活动性强的ZnZn、NiNi等先失电子，成为离子进入溶液。等先失电子，成为离子进入溶液。电极反应电极反应阳极（粗铜）阳极（粗铜） Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu

17、2+2+ Zn-2e Zn-2e- -=Zn=Zn2+2+ Ni Ni2e2e- -=Ni=Ni2+2+ 阴极（精铜）阴极（精铜） CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu【提示【提示】逐渐减小。逐渐减小。电解精炼过程中，溶液中的电解精炼过程中，溶液中的CuCu2+2+浓度如何变化？浓度如何变化？【想一想【想一想】电镀是应用电解原理在某些金属表面电镀是应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过程。镀上一薄层其他金属或合金的过程。 概念：概念：3.3.电镀电镀镀件镀件镀层金属镀层金属如何在铁片上镀铜？画出装置图，写出电极反应式。如何在铁片上镀铜？画出装置图，写出电极反应式。 铜作

18、阳极，铁作阴极，铜作阳极，铁作阴极， CuSOCuSO4 4溶液作电解液。溶液作电解液。阳极反应：阳极反应：CuCu2e2e=Cu=Cu2+2+ 阴极反应：阴极反应：CuCu2+2+2e2e=Cu=Cu【思考与交流【思考与交流】 在铁制品表面镀银，画出装置图，并写出电极反应方程式。在铁制品表面镀银，画出装置图，并写出电极反应方程式。 电极反应：电极反应：阳极：阳极：AgAge e= Ag= Ag+ +阴极：阴极：AgAg+ +e e= Ag= Ag硝酸银溶液硝酸银溶液铁制品铁制品银银【学与用】1.1.电解：电解： 让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质

19、，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。2.2.构成电解池的条件构成电解池的条件（1 1）外接直流电源。）外接直流电源。（2 2）两个电极插入电解质溶液或熔融态电解）两个电极插入电解质溶液或熔融态电解质中。质中。3.3.电解原理电解原理电源正极电源正极 阳极阳极 氧化反应氧化反应 失电子失电子电源负极电源负极 阴极阴极 还原反应还原反应 得电子得电子4.4.电解反应式的书写：电解反应式的书写：（1 1）必须标明）必须标明“通电通电”条件。条件。（2 2）若）若H H+ +或或OHOH- -放电，电极方程式中写成离子形式，放电，电极

20、方程式中写成离子形式，但电解方程式写但电解方程式写H H2 2O O。内容内容原电池原电池电解池电解池电极名称电极名称电极反应电极反应电子移动电子移动方向方向能量转变能量转变反应是否反应是否自发发生自发发生正极正极 负极负极5.5.原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较还原反应还原反应 氧化反应氧化反应还原反应还原反应 氧化反应氧化反应负极负极导线导线正极正极1 1线：负极线：负极导线导线阴极阴极2 2线：阳极线：阳极导线导线正极正极化学能化学能电能电能电能电能化学能化学能 能自发进行能自发进行不能自发进行不能自发进行( (外接电源外接电源) )阴极阴极阳极阳极6.6.电解原理的应用：电解原

21、理的应用： （1 1）电解饱和食盐水；）电解饱和食盐水；（2 2）电解精炼粗铜；）电解精炼粗铜；（3 3）电镀铜。）电镀铜。1.1.下列关于电解池的说法正确的是（下列关于电解池的说法正确的是（ ）A.A.电源的负极就是阴极电源的负极就是阴极B.B.与直流电源的正极相连的是电解池的阴极与直流电源的正极相连的是电解池的阴极C.C.与直流电源的负极相连的电极上发生还原反应与直流电源的负极相连的电极上发生还原反应D.D.阳极上发生还原反应阳极上发生还原反应C C2.2.下列关于电解氯化钠溶液的叙述正确的是（下列关于电解氯化钠溶液的叙述正确的是（ ）A.A.电解时，阳极上得到氯气，阴极上得到金属钠电解时，阳极上得到氯气，阴极上得到金属钠B.B.若在阳极附近的溶液中滴加若在阳极附近的溶液中滴加KIKI溶液，溶液呈无色溶液，溶液呈无色C.C.若在阴极附近的溶液中滴加酚酞试液，溶液呈红色若在阴极附近的溶液中滴加酚酞试液，溶液呈红色D.D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中充分电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中充分搅拌，溶液呈中性搅拌，溶液呈中性C C3.(20143.(2014海南高考海南高考) )以石墨为电极以石墨为电