《化学：12《电能转化为化学能——电解》讲课用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学：12《电能转化为化学能——电解》讲课用（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节 电能转化为化学能电解,学习目标：通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生 掌握电解、电解池的概念，清晰的建立起电 极反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极。,学习重点： 对电解原理的理解、电极反应式的书写。,一、电解原理,交流研讨,1、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？ 2、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Na+、Cl-各向那个方向运动？ 4、移到两极表面的Na+、Cl-将发生什么变化？,熔融NaCl,实验1：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠,现象：阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2),阴极：有金属
2、钠析出,阴极,阳极,氯 气,钠,熔融NaCl,【实验分析】,通电前：分析熔融电解质中的离子情况,通电后：（必须直流电）,Na+移向与电源负极相连的电极，得到电子变成Na，发生还原反应。 Cl-移向与电源正极相连的电极，失去电子变成Cl，发生氧化反应。,电解: 使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。,电解池: 借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置.,一、电解,1、定义,阳极：,阴极：,说明：1、惰性电极：用石墨、金、铂等材料做的电极，一般通电条件下不发生反应；2、活性电极：用铁、锌、铜等还原性较强金属做的电极，活性电极作阳极时，优先发生氧化反应。,与电源正极相连，阴离子移
3、向此极，失去电子，发生氧化反应,与电源负极相连，阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应,阴极,阳极,阳离子,阴离子,得电子还原反应,失电子氧化反应,2、构成条件,(1)外加直流电源,(2)与电源相连的两个电极,(3)电解质溶液或熔化的电解质,（4）用导线连接形成闭合回路,分析下图，属于电解池的有,【巩固练习】,（2）电极产物的判断，电极反应的书写,阳极：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反应 阴极：2Na+ +2e- 2Na 还原反应,电极反应：电极上进行的半反应。,注意：书写电极反应式一定要遵守电子守恒,实验2：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液,现象：阳极：有气泡，有 刺激性气味，并能使 湿
4、润的KI-淀 粉试纸 变蓝（Cl2),阴极：碳棒上有一层红色的铜析出,阴极,阳极,氯 气,铜,CuCl2溶液,实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液,【实验分析】,通电前：分析氯化铜溶液中的离子情况,通电后：（必须直流电）,Cu2+ 、H+移向阴极， Cu2+得到电子变成Cu，发生还原反应。 Cl- 、OH-移向阳极， Cl-失去电子变成Cl2，发生氧化反应。,电极反应式：,阳极：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反应 阴极：Cu2+ +2e- Cu 还原反应,CuCl 2 Cu+Cl2 ,总反应式：,思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？,了解阴、阳离子得、失电子能力的相对强弱,3、离
5、子的放电顺序,阴离子 ：,阳离子 ：,与金属活动顺序相反。即,K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+.,得e能力依次增强,活性电极阴离子。即：,失e 能力依次减弱,Cu 、 Hg 、 Ag S2 I Br Cl OH （ NO3 、SO4 2 含氧酸根）,阳极,阴极,NaCl溶液,趁热打铁,自我小结：,1、学习了电解原理、电解池、阴极、阳极、电极反应等基本概念。2、学习了电极反应的书写方法和离子的放电顺序以及电极产物的判断方法。,1. 下列说法正确的是( )电解是把电能转变
6、成化学能； 电解是化学能转变成电能； 电解质溶液导电是化学变化； 任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；,【随堂练习】,2.电解熔融的氧化铝可制得金属铝.试写出 电极反应和总的反应方程式。,提示：氧化铝在熔融状态下以O2-和Al3+的形式存在,3、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（ ） A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,B,电解池强化学习,一、电解原理,重走电解路：巩固提高,电解:在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。,电解池: 借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置.,构成条件:(1)外加直流电源
7、(2)与电源相连的两个电极：接电源正极的为阳极，发生氧化反应接电源负极的为阴极，发生还原反应(3)电解质溶液或熔化的电解质（4）形成闭合回路,电子的流向: 电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）,离子定向移动的方向:阳离子向 阴极移动, 阴离子向 阳极移动.,惰性电极与活性电极：惰性电极(铂、金、石墨)：仅仅导电，不参与反应活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可以参与电极反应,阴极,阳极,阳离子,阴离子,得电子还原反应,失电子氧化反应,下面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。 电解电解
8、质溶液又会发生什么反应呢？,实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液,现象：阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2),阴极：碳棒上有一层红色的铜析出,阴极,阳极,氯 气,铜,CuCl2溶液,实验分析：,通电前：分析电解质溶液中的离子情况阳离子：H+、Cu2+阴离子：OH-、Cl-做无规则运动,通电后：（必须直流电）（1）确定电极名称：阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）与电极材料无关,（2）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳极：2Cl-Cl2 + 2e- 氧化反应阴极：Cu2+2e- Cu 还原反应 总式：,（3）分析电解质溶液的
9、变化情况：氯化铜溶液浓度降低,为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？,思考：,离子放电顺序：,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,当阳极为活性电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。当阳极为惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+,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
10、溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：,阳极：,阴极:,想一想： 以铜为阳极,铁为阴极,电解 氯化铜溶液，情况又如何？,阳极：Cu Cu 2+ + 2e- 阴极：Cu 2+ + 2e- Cu,五.电解方程式的书写：,例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，,阴极：,阳极：,、两极半反应相加得总方程式；,阴极：,阳极：,2Cl Cl2 2e-,2 H+2e - H2,OH SO4 2,H+ Cu2+,H2O H+OH,CuSO4 Cu2+ SO4 2,、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：,、然后写电极反应式 ：,H2Cl2,或 2HCl,（电解化学方程式）,H2C
11、l2,2H+2Cl,（电解离子方程式）,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,一、电解饱和食盐水反应原理,阴极：阳极：总反应：,2H+ + 2e- H2,2Cl- Cl2 + 2e-,现象： 阳极：有黄绿色气体产生，使湿润的淀粉KI溶液变蓝 阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,上述装置的弱点：,1.H2和Cl2 混合不安全2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯,1、生产设备名称：离子交换膜电解槽阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网(有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。2、
12、离子交换膜的作用：(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量,+,-,纯铜,粗铜,电解液 (CuSO4溶液),阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应） 阳极： Cu 2e- = Cu2+ （氧化反应）,特征,纯铜作阴极，粗铜作阳极 阳极主要金属与电解质中的阳离子相同 电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+,2、精炼铜,阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子，且比Cu先失电子,+,-,铁片,铜片,电镀液 (CuSO4溶液),阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应） 阳极： Cu 2e- = Cu2
13、+ （氧化反应）,特征,被镀件作阴极，镀层金属作阳极 阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同 电镀液CuSO4的浓度基本不变,3、电镀铜,电镀的定义：,电镀的意义：,电解规律（惰性电极电解电解质溶液的一般规律）,阴极,阳极,氯 气,铜,阳极：2Cl- Cl2 + 2e-,阴极：Cu2+ 2e- 2Cu,减小,减小,CuCl2,CuCl2溶液,阳极,阴极,氧气,氢 气,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极: 4H + 4e- 2H2 ,变大,不 变,加 H2O,Na2SO4溶液,2H2O 2H2 + O2 ,阳极,阴极,氯气,氢 气,阳极: 2Cl- 2e- Cl 2,阴极: 2H +
14、2e- H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 ,减小,增 大,加 HCl,NaCl溶液,阳极,阴极,氧 气,铜,阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 ,阴极：Cu2+ 2e- Cu,减小,减小,加 CuO,CuSO4溶液,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阳极：4OH-4e-O2+2H2O阴极：4H+ + 4e- 2H2,减小,增大,不变,H2O,阳极：2Cl- 2e-Cl2 阴极：2H+2e- H2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl2,阳极：2Cl- 2e- Cl2 阴
15、极：Cu2+2e- Cu,减少,CuCl2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极：2Cl- 2e- Cl2 阴极：2H+2e- H2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO4,阳极：4OH- 4e- O2+2H2O 阴极：2Cu2+4e- 2Cu,减小,CuO,1.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值的变化。,巩固练习,2.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2 C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变,
