化学：.4.3-1《电能转化为化学能——电解》课件(鲁科版选修4)

1、一、电解原理一、电解原理高二高二A 化学化学 娄娄 昀昀联想质疑钠和氯气的反应Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H=-822.3KJ.mol-1NaCl Na?热化学方程式热化学方程式:能量能量 (如电能如电能)一、电解原理一、电解原理交流研讨交流研讨1、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？这些离子的运动情况怎样？2、通电后，外电路上的电流方向怎样？通电后，外电路上的电流方向怎样？3、接通电源后，熔融氯化钠中接通电源后，熔融氯化钠中 Na+、Cl-各向那个方向运动？各向那个方向运动？4、移到两极表面的移到两极表面的Na+、Cl-将

2、发生什么将发生什么变化？变化？氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl 电解电解: :让让直流电直流电通过电解质溶液或熔融通过电解质溶液或熔融电解质，从而在两个电极上电解质，从而在两个电极上分别发生分别发生氧氧化反应（化反应（阳极阳极）和还原反应（）和还原反应（阴极阴极）的）的过程。过程。 电解池电解池: :借助借助氧化还原反应氧化还原反应，把，把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置. .一、电解一、电解1、概念、概念阴阴极极阳阳极极阳离子阳离子阴离子阴离子得得电电子子还还原原反反应应失失电电子子氧氧化化反反应应请同学们以石墨为电极电解氯化铜溶液为例来分析。这是电解熔融盐的情况。这是电解熔融盐的情

3、况。电解电解质溶液又会发生什么反应呢？电解电解质溶液又会发生什么反应呢？电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟说明：说明：1 1、惰性电极：用、惰性电极：用石墨、石墨、金、金、铂铂等材料等材料 做的电极，做的电极，一般通电条件下不发生反应一般通电条件下不发生反应； 2 2、活性电极：用、活性电极：用铁、锌、铜铁、锌、铜、银、银等还原性等还原性 较强金属做的电极，较强金属做的电极，活性电极作阳极时，活性电极作阳极时， 优先发生氧化反应。优先发生氧化反应。 阳极：阳极：与电源与电源正极正极相连，相连，阴离子阴离子移向移向 此极，此极，失去失去电子，发生电子，发生氧化反应氧化反应阴极：阴极：与

4、电源与电源负极负极相连，相连，阳离子阳离子移向移向 此极，此极，得到得到电子，发生电子，发生还原反应还原反应2、电解池的工作原理、电解池的工作原理CCCuCl2溶液溶液 分析下图，属于电解池的有分析下图，属于电解池的有阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl-Cl2 + 2e- 氧化反应氧化反应 阴极阴极：Cu2+2e- Cu 还原反应还原反应 总式：总式： CuCl2 Cu+Cl2 电解现象：现象： 阳极阳极：有气泡，有有气泡，有刺激性气味，并能使刺激性气味，并能使 湿润的湿润的KI-淀淀 粉试纸粉试纸变蓝（变蓝（Cl2) 阴极阴极：碳棒

5、上有一碳棒上有一 层层 红色的铜析出红色的铜析出4 4、电极产物的判断，电极反应的书写、电极产物的判断，电极反应的书写电极反应：电极上进行的半反应。电极反应：电极上进行的半反应。加加CuCl2变小变小【思考思考1 1】电解后氯化铜的浓度如何变化？】电解后氯化铜的浓度如何变化？【思考思考2 2】若要使电解质溶液复原，怎么办？】若要使电解质溶液复原，怎么办？【思考思考3 3】什么叫放电？】什么叫放电？电极产物反思电极产物反思为什么不是为什么不是氧气呢？氧气呢？为什么不产为什么不产生氢气呢？生氢气呢？失电子能力：失电子能力： Cl-OH-得电子能力：得电子能力：Cu2+H+放电能力放电次序【思考思考

6、4】【思考阅读导学案思考阅读导学案】阴阳离子的放电顺序是什么？阴阳离子的放电顺序是什么？5 5、离子放电顺序：、离子放电顺序： 无论是惰性电极还是活性电极都不无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子。阳离子阳离子在阴极上放电顺序是：在阴极上放电顺序是：阴极阴极: :只有在熔融状态下放电只有在熔融状态下放电5 5、离子放电顺序：、离子放电顺序： 活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失电金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。在电极上放电。 用惰性电极用

7、惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等) )时：时：溶液中溶液中阴离子阴离子的放电顺序是：的放电顺序是：阳极：阳极：【思考思考5 5】电解氯化铜溶液时，溶液中】电解氯化铜溶液时，溶液中CuCu2 2和和ClCl放电基本完毕后，电解过程是否也就停放电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？止了呢？ 溶液中溶液中Cu2+和和Cl放电完毕后，原溶液变放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在为纯水，此时，在纯水中存在H+和和OH， H+在阴极放电，在阴极放电，OH在阳极放电，实际上是在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以：电解水的过程，所以：阴极：阴极：4H+ + 4e = 2H2

8、 阳极：阳极：4OH 4e =2H2O + O2 总反应：总反应：2H2O = 2H2 + O2 电解电解（1）溶液中所含阳离子：）溶液中所含阳离子：H+、Na+， 放电顺序：放电顺序：H+ Na+ 阴阴 极：极：2H+ + 2e = H2 （2）溶液中所含阴离子：）溶液中所含阴离子：OH、Cl， 放电顺序：放电顺序：Cl OH 阳阳 极：极：2Cl 2e = Cl2 总反应：总反应： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 电解电解【思考思考6 6】在电解氯化铜溶液的装置中，若把】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电解质换成氯化钠，其

9、结果又如何呢？写出电极反应。电极反应。电解食盐水电解食盐水现象：现象：阳极：有气泡产生，阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉使湿润的淀粉KI溶液变蓝溶液变蓝阴极：有气泡产生，阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红滴加酚酞溶液变红阳极：阳极：2Cl-2e- =Cl2阴极：阴极：2H+2e- =H2总式：总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2(条件条件:通电通电)实验装置实验装置小结小结1：分析电解反应分析电解反应(用惰性电极时用惰性电极时)的一般思路：的一般思路：明确溶液中存在哪些离子明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应

10、的离子先后，还原性强弱判断反应的离子先后，最后分析得出产物最后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 6、 电解质溶液用惰性电极电解的规律示例电解质溶液用惰性电极电解的规律示例：电解电解类型类型举举 例例电极反应电极反应溶液溶液PH变化变化溶液溶液复原复原方法方法物质类别物质类别实例实例仅溶仅溶剂水剂水电解电解 仅溶仅溶质电质电 解解 溶质溶质和溶和溶剂都剂都电解电解 含氧酸含氧酸H2SO4强碱强碱NaOH活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4无氧酸无氧酸HCl阴极阴极:4H+ + 4e- = 2H2阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O减小减小增大增大不变不变H

11、2O阳极阳极:2Cl- 2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e- = H2增大增大HCl不活泼金属不活泼金属的无氧酸盐的无氧酸盐CuCl2阳极阳极:2Cl- 2e- =Cl2阴极阴极:Cu2+2e- = Cu增大增大 CuCl2活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐NaCl阳极阳极:2Cl-2e- =Cl2阴极阴极:2H+2e- = H2增大增大 HCl不活泼金属不活泼金属的含氧酸盐的含氧酸盐CuSO4阳极阳极:4OH-4e-=O2+2H2O阴极阴极:2Cu2+4e- = 2Cu减小减小CuO放氢生碱放氧生酸小结小结2：电解规律（惰性电极）：电解规律（惰性电极） 阳极：阳极：S2- I- Br- C

12、l- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 与与区：区：电解本身型电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：区：放氢生碱型放氢生碱型 如如NaCl与与区：区：放氧生酸型放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：区：电解水型电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+1、下列说法正确的是、下列说法正确的是( )电解是把电能转变成化学能；电解是把电能转变成化学能； 电解是化学能转变成电能；电解是化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化；电解质溶液导电是化学变化；任何电解过程，必

13、将导致氧化还原反任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；应的发生； 1.为下图所示装置中，为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，都是惰性电极，通电一段时间后，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下极附近溶液呈红色。下列说法正确的是列说法正确的是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液的溶液的PH值逐渐减小值逐渐减小DCuSO4溶液的溶液的PH值不变值不变a X Y bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC 2、下图为直流电源电解稀、下图为直流电源电解稀Na2SO4 水溶液的水溶液的装置。通电后在石墨电极装置。通电后在石墨电极a和

14、和b附近分别滴加附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是 （ ） A逸出气体的体积，逸出气体的体积，a电极的小于电极的小于b电极的电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体气味气体Ca电极附近呈红色，电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色电极附近呈红色D阴阳离子定向移动，阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成在两极上失得电子成为原子或分子。如：为原子或分子。如：CuClCuCl2 2=Cu+Cl=Cu+Cl2 2电离电离 电解电解 条件条件过过程程 特点特点 联系联系 通电通电电解质溶于水或电解质溶于水或受热融化状态受热融化状态 电解质电离后，电解质电离后，再通直流电再通直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移动的离子例：由移动的离子例：CuClCuCl2 2=Cu=Cu2+2+2Cl+2Cl- -只产生自由移动只产生自由移动的离子的离子 发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质 电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上 小结小结3：电解与电离比较：电解与电离比较：电解池电解池能量转换能量转换离子的迁移离子的迁移方向方向发生氧化反应发生氧化反应的电极的电极 发生还原反应发生还原反应