电能转化为化学能电解课件(鲁科版选修)

1、 电能转化为化学能电能转化为化学能-电解电解一、电解原理一、电解原理一、电解原理一、电解原理（以电解氯化钠为例）（以电解氯化钠为例）实验：实验：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠用惰性（石墨）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（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 实验分析：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 阳离子阳离子：Na+ 阴离子阴离子：Cl- 做无规则运动做无规则运动通电后

2、：通电后：（必须直流电）（必须直流电） （1）确定电极名称：）确定电极名称： 阳极阳极（接电源正极）（接电源正极） 阴极阴极（接电源负极）（接电源负极） 与电极材料无关与电极材料无关 （2）判断电极产物并书写电极反应）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：2Na+ +2e-2Na 还原反应还原反应总式：总式： 2NaCl 2Na+Cl2 通电电解电解: : 使使电流电流通过通过电解质溶液电解质溶液而在而在阴阳阴阳两极两极引起引起氧化还原反应氧化还原反应的过程。

3、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，把电能电能转化转化为为化学能化学能的装置的装置. .电子的流向电子的流向: : 电子从外加电源的负极流出，流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。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（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）液中移动）离子定向移动的方向离子定向移动的方向: : 阳离子阳离子向向 阴极阴极移动移动, , 阴离子阴离子向向 阳极阳极移动移动. .惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极： 惰性电极惰性电极( (铂、金、石墨铂、金、石墨) )：仅仅

4、导电，不参与反应仅仅导电，不参与反应 活性电极（除铂、金外的金属）：活性电极（除铂、金外的金属）：既可以导电、又可既可以导电、又可以参与电极反应以参与电极反应电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜为例以电解氯化铜为例实验：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：碳棒上有一层红色的铜析出阴极：碳棒上有一层红色的铜析出阴极阴极

5、阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液实验分析：实验分析：通电前：通电前：分析电解质溶液中的离子情况分析电解质溶液中的离子情况 阳离子阳离子：H+、Cu2+ 阴离子阴离子：OH-、Cl- 做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电） （1）确定电极名称：）确定电极名称： 阳极阳极（接电源正极）（接电源正极） 阴极阴极（接电源负极）（接电源负极） 与电极材料无关与电极材料无关 （3）判断电极产物并书写电极反应）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

6、极阴极：Cu2+2e- Cu 还原反应还原反应总式：总式：（2）判断离子的放电顺序：）判断离子的放电顺序： 阳离子阳离子：Cu2+H+ 阴离子阴离子：Cl-OH-（4）分析电解质溶液的变化情况：）分析电解质溶液的变化情况： 氯化铜溶液浓度降低氯化铜溶液浓度降低 CuCl2 Cu+Cl2 电解离子放电顺序：离子放电顺序： 活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化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。成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等) )时：时：溶液中溶液中阴离子的放电顺序

7、（由易到难）是：阴离子的放电顺序（由易到难）是： 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发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阳离子。生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子在阴极上放电顺序是：阳离子在阴极上放电顺序是：阳极：阳极：阴极阴极: :电解规律阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuCl2 阳极：阳极：2Cl-2 e- =Cl2阴极：阴极：Cu2+ 2e-=2Cu减小减小减小减小CuCl2CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 电解阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原

8、复原Na2SO4 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 阳极阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 阴极阴极: 4H + 4e- 2H2 变大变大不不变变 加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O 2H2 + O2 电解阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原NaCl 阳极阳极: 2Cl- 2e- Cl 2阴极阴极: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 电解减小减小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳

9、极阳极: 4OH- 4e- 2H2O+O2 阴极：阴极：Cu2+ 2e- Cu减小减小减小减小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4电解电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳极：阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+ 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

10、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盐CuCl2阳极：阳极：2Cl- 2e- Cl2阴极：阴极：Cu2+2e- Cu减少减少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

11、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减小减小CuO二、电解原理的应用及计算二、电解原理的应用及计算电解饱和食盐水反应原理电解饱和食盐水反应原理思考思考:（1）电解池的两极各产生什么现象）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成）怎样初步检验两极产物的生成?（3）结合教材，分析产生这种现象）结合教材，分析产生这种现象的原因。的原因。 在在U型管里装入饱和食型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳盐水，

12、用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。极，一根铁棒作阴极。接通直流电源接通直流电源实验装置实验装置1.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)实验装置实验装置氯碱工业氯碱工业2.2.铜的电解精炼铜的电解精炼一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌

13、、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜粗铜 含杂质含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni CuAg Au 阴极阴极: Cu2+ + 2e- Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？溶液的浓度有何变化？CuSO

14、4溶液溶液3. 3. 电电镀镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合电镀是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过程，它是电解原理的又一重要应用。金的过程，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。铜、铬、镍等

15、。铁铁片片铜铜片片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电极：电极： 阳极阳极镀层金属镀层金属 或惰性电极或惰性电极 阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品 电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。 溶液中溶液中CuSO4的浓度保持不变的浓度保持不变或变小或变小阳极：阳极：6O2-12 e- =3O2 阴极：阴极：4Al3+ + 12e- =4Al4.冶炼铝冶炼铝通电通电总式：总式：2Al2O3 4Al+3O2 原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定期补充和熔融氧化铝需要定期补充思考思考:工业

16、上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用不用AlCl3?电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电解池电解精炼池电解精炼池电镀池电镀池定义定义形成形成条件条件电极电极名称名称电极电极反应反应将电能转变成化学能将电能转变成化学能的装置。的装置。应用电解原理在某些应用电解原理在某些金属表面镀上一层其金属表面镀上一层其它金属的装置。它金属的装置。两电极接直流电源两电极接直流电源电极插人电解质溶液电极插人电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金电

17、镀液须含有镀层金属的离子属的离子阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阳极：镀层金属；阴极：镀件阴极：镀件阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应应用电解原理将不纯应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。的金属提纯的装置。不纯金属接电源正极不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极纯的金属接电源负极电解质溶液须待提纯电解质溶液须待提纯金属的离子金属的离子阳极：不纯金属；阳极：不纯金属；阴极：纯金属阴极：纯金属阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应 电解计算电解计算电

18、子守恒法电子守恒法例一例一 ： 铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合混合溶液溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物并确定析出铜的物质的量质的量.解析：阳极解析：阳极 4OH-4e-=2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e- =Cu 2H+2e- =H2 阳极转移电子的物质的量为阳极转移电子的物质的量为: 0.54 = 2mol,消耗消耗4OH- 2mol,即产生即产生H+ 2mol. 阴极生成阴极生成0.5molH2,消耗消耗H+ 1mol;所以溶液中所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0 生成生成H2转移的电子转移的电子:0.5 2=1mol,故还有故还有1mole- 用于还原用于还原Cu2+,可析出铜为可析出铜为0.5mol. O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH计算计算关系式：关系式：例二例二 ： 用石墨电极电解用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合的混合液，通电一段时间后，两极均收集到液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气（标况）气体，则原混合液中体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mo