电能转化为化学能——电解

1、电能转化为化学能电能转化为化学能电解电解2016年 v学习目标：学习目标： 通过对熔融氯化钠电解体系的分析，掌握电通过对熔融氯化钠电解体系的分析，掌握电解、电解池的概念，清晰的建立起电极反应解、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。的概念并能够正确地判断阴极和阳极。v学习重点：学习重点：对电解原理的理解、电极反应式的书写对电解原理的理解、电极反应式的书写联想质疑钠和氯气的反应2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H(298K)=-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

2、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，外电路上的电子方向怎样？通电后，外电路上的电子方向怎样？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-将发生什么将发生什么变化？变化？熔融熔融NaCl 实验实验1：用石墨片和铁片为电极电解熔融的氯化钠用石墨片和铁片为电极电解熔融的氯化钠现象：现象： 阳极：有气泡，有阳极：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（

3、变蓝（Cl2) 阴极：有金属钠析出阴极：有金属钠析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl 石墨铁片【实验分析】通电前：通电前：分析熔融电解质中的离子情况分析熔融电解质中的离子情况 通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）Na+移向与电源移向与电源负极负极相连的电极，得到相连的电极，得到电子变成电子变成Na，发生，发生还原还原反应。反应。Cl-移向与电源移向与电源正极正极相连的电极，失去相连的电极，失去电子变成电子变成Cl，发生，发生氧化氧化反应。反应。做无规则运动做无规则运动阳离子阳离子：Na+阴离子阴离子：Cl- 电解电解: :使使直流电直流电通过通过电解质溶液或熔融电解质溶液或

4、熔融的电解质，的电解质，在在两个电极两个电极分别发生分别发生氧化反氧化反应和还原反应应和还原反应的过程。的过程。 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、定义、定义阴极阴极阳极阳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阴、阳两极的判断阴、阳两极的判断阴极：发生还原反应的电极阴极：发生还原反应的电极 与电源与电源“-”相连的电极相连的电极 得到电子的电极得到电子的电极 阳离子移向的电极阳离子移向的电极阳极：发生氧化反应的电极阳极：发生氧化反应的电极 与电源与电源“+”

5、相连的电极相连的电极 失去电子的电极失去电子的电极 阴离子移向的电极阴离子移向的电极 分析下图，属于电解池的有分析下图，属于电解池的有【巩固练习】【巩固练习】3 3、电极产物的判断，电极反应的书写、电极产物的判断，电极反应的书写阳极阳极：2Cl- -2e- Cl2 氧化反应氧化反应阴极阴极：2Na+ +2e- 2Na 还原反应还原反应电极反应：电极上进行的半反应。电极反应：电极上进行的半反应。 2NaCl 2Na+Cl2 通电通电总反应式总反应式：注意注意：书写电极反应式一定要遵守：书写电极反应式一定要遵守电子得失守恒电子得失守恒 电电 离离 电电 解解条条 件件过过 程程特特 点点联联 系系

6、电解质溶于水或电解质溶于水或受热受热 熔融状态熔融状态电解质电离后再通电解质电离后再通直流电直流电电解质电离成为电解质电离成为自由移动的离子自由移动的离子 阴阳离子定向移动，在阴阳离子定向移动，在两极上发生氧化还原反两极上发生氧化还原反应。应。 通电只产生自由移动的只产生自由移动的离子离子发生了氧化还原反发生了氧化还原反应产生了新物质应产生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例例2NaCl=2Na+Cl2例例NaCl=Na+Cl-小结小结6.电离与电解的区别与联系电离与电解的区别与联系4.正极正极-阳极阳极-氧化反应氧化反应负极负极-阴极阴极-还原反应还原反应1.电解电

7、解-在直流电的作用下在直流电的作用下,电解质在两个电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极上分别发生氧化反应和还原反应的过程2.电解池电解池-将将电能转化为化电能转化为化学能的装置学能的装置3.电极反应电极反应-半反应半反应阴离子阴离子阳离子阳离子5.构成电解池的条件构成电解池的条件 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； 【随堂练习】H2OH+

8、 + OH-2H2O = 2H2+O2通电通电大家知道大家知道H2OH+OH-阴阴极极阳极阳极4OH-4e-O2+2H2O氧化反应氧化反应4H+4e-2H2还原反应还原反应2H2O = 2H2+O2通电通电水的水的电离与电解电离与电解巩固提高 已知氧化性已知氧化性+Na+,还原性还原性Cl-OH-,试推断试推断用石墨电极电解饱和食盐水时两极产物及电极反用石墨电极电解饱和食盐水时两极产物及电极反应式应式NaCl=Na+ + Cl-H2OH 阴极阴极阳极阳极2Cl-Cl2e-氧化反应氧化反应2H+2e-H2还原反应还原反应电源负极相连电源负极相连-电源正极相连电源正极相连电离过程电离过程电解过程电

9、解过程通电前通电前通电后通电后为何当一个电极存在多种可能的放电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一种离子放电？放电能力与什么因素有关？关？思考：思考：离子在电极表面得到或失去电子的过程叫放电。离子在电极表面得到或失去电子的过程叫放电。.离子放电顺序离子放电顺序活泼金属作阳极活泼金属作阳极S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根含氧酸根 F-（1）阳极上（氧化反应）阳极上（氧化反应 Pt、Au除外除外) ） (2)阴极上（还原反应）阴极上（还原反应） 无论是惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发无论是

10、惰性电极还是金属电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：序是： 上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的上述顺序基本上是金属活动性顺序，越活泼的金属，其阳离子越难得到电子，但金属，其阳离子越难得到电子，但Fe3+氧化性较氧化性较Cu2+强。强。Ag+Hg2+Fe3+Cu2+ H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+说明：说明：1 1、惰性电极：用、惰性电极：用石墨、金、铂石墨、金、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

11、极：用、活性电极：用铁、锌、铜铁、锌、铜等还原性等还原性 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。以石墨为电极电解氯化铜溶液U形管中装有氯化铜溶液，插入两根石墨棒作为电极，接通直流电源，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。活动与探究活动与探究:实验实验 ：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：现象： 阳极：有气泡，有阳极：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：碳棒上有一层阴极：碳棒

12、上有一层 红色的铜析出红色的铜析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液 电解:CuCl2 Cu+Cl2 2Cl-2 e- =Cl2阴离子移向阳离子移向电子流向阳极阳极阴极阴极CuCl2溶液溶液e-e-氧化反应还原反应电解Cu2+ 2e-=2Cu课堂总结课堂总结 原理分析原理分析注：电解法是最强有力的氧化还原手段。注：电解法是最强有力的氧化还原手段。v阳极：阳极：2Cl- - 2 e- = Cl2 （氧化反应、失去电子）（氧化反应、失去电子）v阴极：阴极：Cu2+ + 2 e- = Cu （还原反应、得到电子）（还原反应、得到电子） 电解反应：电解反应： CuCl2 =Cu + Cl2

13、 电解电解实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液【实验分析】通电前：通电前：分析氯化铜溶液中的离子情况分析氯化铜溶液中的离子情况 通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）Cu2+ 、H+移向阴极，移向阴极， Cu2+得到电子变得到电子变成成Cu，发生，发生还原还原反应。反应。Cl- 、OH-移向阳极，移向阳极， Cl-失去电子变成失去电子变成Cl2，发生，发生氧化氧化反应。反应。做无规则运动做无规则运动阳离子阳离子：Cu2+ 、H+阴离子阴离子：Cl- 、OH-电极反应式：电极反应式：阳极阳极：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反应氧化反应阴极阴极：C

14、u2+ +2e- Cu 还原反应还原反应 CuCl 2 Cu+Cl2 通电通电总反应式总反应式：思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？了解阴、阳离子了解阴、阳离子得、失得、失电子能力的相对强弱电子能力的相对强弱 实例实例电极反应电极反应浓度浓度变化变化如何如何复原复原 氯化钠溶液氯化钠溶液阳极阳极: 2Cl- 2e- Cl 2阴极阴极: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 电解电解减减 小小 加加HCl阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气NaCl溶液溶液二、电解原理的应用二、电解原理的应用1、惰性电极电解饱和

15、食盐水、惰性电极电解饱和食盐水分析电解反应的一般思路：分析电解反应的一般思路：明确电极材料和溶液中存在哪些离子明确电极材料和溶液中存在哪些离子根据根据阳极氧化阳极氧化，阴极还原阴极还原分析得出产物分析得出产物分析阴阳两极附近有哪些离子分析阴阳两极附近有哪些离子+-纯铜纯铜粗铜粗铜 电解液电解液(CuSO4溶液溶液)阴极：阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应）（还原反应）阳极：阳极： Cu 2e- = Cu2+ （氧化反应）（氧化反应）特征特征纯铜作阴极，粗铜作阳极纯铜作阴极，粗铜作阳极阳极主要金属与电解质中的阳离子相同阳极主要金属与电解质中的阳离子相同电解液电解液CuSO4的浓度

16、基本不变，有杂质离子的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+2、精炼铜、精炼铜阳极还包含阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子，且比失电子，且比Cu先失电子先失电子+-铁片铁片铜片铜片 电镀液电镀液(CuSO4溶液溶液)阴极：阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应）（还原反应）阳极：阳极： Cu 2e- = Cu2+ （氧化反应）（氧化反应）特征特征被镀件作阴极，镀层金属作阳极被镀件作阴极，镀层金属作阳极阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同电电镀镀液液CuSO4的浓度基本不变的浓度基本不变3、电镀铜、电镀铜电镀的定义：电镀的定义：电镀的意义：

17、电镀的意义： 电解质溶液用惰性电极电解的示例电解质溶液用惰性电极电解的示例：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变化变化溶液复原方法溶液复原方法物质类别物质类别实例实例仅溶剂仅溶剂水电解水电解 仅溶质仅溶质电解电解 溶质和溶质和溶剂同溶剂同时电解时电解 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阳极：阳极：4OH-4e-O2+2H2O阴极：阴极：4H+ + 4e- 2H2减小减小增大增大不变不变H2O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

18、盐CuCl2阳极：阳极：2Cl- 2e- Cl2阴极：阴极：Cu2+2e- Cu不变不变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不变不变HCl不活泼金属的不活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐CuSO4阳极：阳极：4OH- 4e- O2+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e- 2Cu不变不变CuO2.完成下列溶液的电极反应式和电解反应方程式。完成下列溶液的电极反应式和电解反应方程式。 (以石墨为电极电解以石墨为电极电解)盐酸：盐酸：硫酸溶液：硫酸溶液：NaOH溶液溶液:NaCl溶液：溶液：CuSO4溶液：溶液：想一想阳极：阳极

19、：2Cl - - 2e- = Cl2阴极：阴极： 2H+ + 2e- = H2 2HCl H2 + Cl2 通电 电解反应：电解反应：阳极：阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2阴极：阴极：4H+ + 4e- = 2H2电解反应：电解反应： 通电 2H2O 2H2 + O2 通电 阳极：阳极：2Cl 2Cl - - ClCl2 2 +2e +2e- - 阴极：阴极：2H+ + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 电解反应：电解反应：阳极：阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2阴极：阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 通电 电解反应：电解反应：2CuSO4 + 2H2O2Cu + 2H2SO4 + O23、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴、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（极不能得到氢气的是（ ）A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOHB2.电电