第一节电解原理

1、第四单元第四单元 电解原理及其应用电解原理及其应用第一课时第一课时 教学目标教学目标1.1.使学生理解电解原理。使学生理解电解原理。2.2.使学生了解铜的电解精炼。使学生了解铜的电解精炼。3.3.使学生了解电镀铜。使学生了解电镀铜。4.4.培养学生观察、分析推理、归纳总结、探究、培养学生观察、分析推理、归纳总结、探究、自学等能力。自学等能力。5.5.使学生认识电解原理在实际生活中的应用。使学生认识电解原理在实际生活中的应用。教学重点教学重点电解原理电解原理教学难点教学难点1.1.离子放电的实质离子放电的实质2.2.原电池和电解池的比较原电池和电解池的比较演示实验演示实验l l：把一根锌电极和一

2、根碳电极平行地插把一根锌电极和一根碳电极平行地插入盛有入盛有CuClCuCl2 2溶液的小烧杯中，用导线连接，并在导溶液的小烧杯中，用导线连接，并在导线中间接入一个电流计，如图线中间接入一个电流计，如图(I)(I)，观察发生的现象。，观察发生的现象。 现象：现象：电流表指针发生偏转，电流表指针发生偏转，碳电极上有红色物质出现。碳电极上有红色物质出现。 解释：解释：负极：负极： Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+（氧化反应（氧化反应) )正极：正极：CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu（还原反应（还原反应) ) 电流表的指针发生偏转是化学能转变成了电能的缘故电流表的指针发生偏

3、转是化学能转变成了电能的缘故。 电子沿导线流入碳电极电子沿导线流入碳电极 原电池的特点：原电池的特点：把化学能自发地转变为电能把化学能自发地转变为电能电子流出的一极为负极电子流出的一极为负极，发生氧化反应（发生氧化反应（Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+) )电子流人的一极为正极电子流人的一极为正极，发生还原反应发生还原反应(Cu(Cu2+2+2e+2e- -=Cu)=Cu)电流的方向电流的方向与电子的流动方向恰恰与电子的流动方向恰恰相反，即相反，即由正极经导线流向负极由正极经导线流向负极原电池原电池想一想：想一想：原电池的电解质溶液中，原电池的电解质溶液中，阴、阳离子的运动方向如

4、何阴、阳离子的运动方向如何? ? 电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，CuCu2+2+移向正极碳电极上得电子，为保持电荷平衡，移向正极碳电极上得电子，为保持电荷平衡，ClCl- -移移向负极锌电极，因其周围有较多的阳离子向负极锌电极，因其周围有较多的阳离子锌离子锌离子) )。 演示实验演示实验2 2：在另一个小烧杯中注入在另一个小烧杯中注入CuClCuCl2 2溶液。插溶液。插入两根石墨棒作电极。如图入两根石墨棒作电极。如图()()连接，观察现象连接，观察现象 现象：现象：没有明显现象发生。没有明显现象发生。 解释：解释：不符合构

5、成原电池的不符合构成原电池的条件，故不发生化学反应。条件，故不发生化学反应。 两根活性不同的电极；两根活性不同的电极；形成原电池的条件是什么形成原电池的条件是什么? ?电解质溶液；电解质溶液；形成闭合回路形成闭合回路 演示实验演示实验3 3：把图把图()()装置改成图装置改成图()()样，并把样，并把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电源正极相连的电湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电源正极相连的电极附近，接通直流电源极附近，接通直流电源( (向学生指明电源的正负向学生指明电源的正负极极) )，观察现象。，观察现象。 现象：现象：与电源负极相连的碳电极上与电源负极相连的碳电极上有红色物质析出，与电源正极相连有

6、红色物质析出，与电源正极相连的碳电极上有气泡放出，该气体能的碳电极上有气泡放出，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。 解释：解释：1.1.与电源负极相连的碳电与电源负极相连的碳电极上出现的红色物质是铜，说明极上出现的红色物质是铜，说明溶液中的溶液中的CuCu2+2+在该电极上得电在该电极上得电子被还原成了铜单质；子被还原成了铜单质； 2.2.与电源正极相连的碳棒上有气体放出，且该气体与电源正极相连的碳棒上有气体放出，且该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，分析溶液的组成分析溶液的组成并结合已知现象，可推得该气体一定是氯气并结合已知现象，可

7、推得该气体一定是氯气，且必，且必定是溶液中的定是溶液中的ClCl- -在电极上失电子发生氧化反应所致。在电极上失电子发生氧化反应所致。 电能转变成了化学能电能转变成了化学能 能量转化的过程中，能量转化的过程中，氧化反氧化反应和还原反应分别在两个电应和还原反应分别在两个电极上进行极上进行。化学上，把这个。化学上，把这个过程叫做过程叫做电解电解。 一、电解原理一、电解原理 电解电解CuClCuCl2 2溶液溶液 电极的确定：电极的确定：与电源负极与电源负极相连的电极叫阴极，与电相连的电极叫阴极，与电源正极相连的电极称阳极。源正极相连的电极称阳极。阳极阳极阴极阴极电极反应式：电极反应式：阴极：阴极：

8、CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu（还原反应）（还原反应）阳极：阳极：2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2(氧化反应氧化反应) )总反应式：总反应式： 1 1定义：定义：使电流通过电解质溶液而在阴、阳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叫做电解。两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。电解电解2 2电解池电解池( (电解槽电解槽) )：把电能转变为化学能的装置。把电能转变为化学能的装置。 想一想：想一想：电解池通电发生反应时，电解池通电发生反应时，其阴极得到的电子总数和阳极失去其阴极得到的电子总数和阳极失去的电子总数是否相等的电子总数是否相等? ?相等

9、相等思考：思考：电解池通直流电后，电解电解池通直流电后，电解质溶液中的阴、阳离子怎样运动质溶液中的阴、阳离子怎样运动? ?与原电池中的离子运动相比较。与原电池中的离子运动相比较。 电解池通电时：电解池通电时：阴离子向阳极移动，阴离子向阳极移动， 阳离子向阴极移动。阳离子向阴极移动。原电池中：原电池中：阴离子向负极移动，阴离子向负极移动， 阳离子向正极移动。阳离子向正极移动。CuClCuCl2 2溶液在通电前后的运动情况溶液在通电前后的运动情况 通电前，通电前，CuCu2+2+和和ClCl- -在溶在溶液里自由地移动着液里自由地移动着 通电后，在电场的作用下，这些自由移动的离子，通电后，在电场的

10、作用下，这些自由移动的离子，改做定向移动，改做定向移动，带负电的阴离子向阳极移动带负电的阴离子向阳极移动，带，带正电的阳离子向阴极移动正电的阳离子向阴极移动 在阳极，在阳极，ClCl- -失去电子被失去电子被氧化成氯原子，并两两氧化成氯原子，并两两结合成结合成ClCl2 2，从阳极放出，从阳极放出。在阴极在阴极CuCu2+2+获得电子获得电子被还原成铜原子，覆盖被还原成铜原子，覆盖在阴极石墨棒上。在阴极石墨棒上。 电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动而通过溶液，所以而通过溶液，所以电解质溶液的导电过程，就电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。是

11、该溶液的电解过程。 电解质溶液电解时的两极反应电解质溶液电解时的两极反应及电子移动的情况及电子移动的情况 在电解池中，电子从电源的负极沿导线流入电解在电解池中，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，阳离子在阴极得到电子发生还原反应；池的阴极，阳离子在阴极得到电子发生还原反应；阴离子在阳极失去电子，发生氧化反应，阴离子在阳极失去电子，发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。电子从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。思考：思考：金属的导电和电解质溶液的导电是否一样金属的导电和电解质溶液的导电是否一样? ?金属导电是由于金属导电是由于自由电子自由电子的定向移动；的定向移动；

12、电解质溶液导电是由于电解质溶液导电是由于阴、阳离子阴、阳离子的定向移动。的定向移动。通电时通电时阳离子向阴极区移动阳离子向阴极区移动阴离子向阳极区移动阴离子向阳极区移动阳极：阳极：与电源与电源正极正极相连相连阴极：阴极：与电源与电源负极负极相连相连 阳极：发生氧化反应（即失去电子）阳极：发生氧化反应（即失去电子） 阴极：发生还原反应（即得到电子）阴极：发生还原反应（即得到电子）讨论：讨论：在在CuClCuCl2 2溶液中，是否只有溶液中，是否只有CuCu2+2+和和ClCl- -? ? 水电离出的水电离出的HH+ +和和OHOH- -；通电时，通电时， HH+ +向阴极移动向阴极移动OHOH-

13、 -向阳极移动。向阳极移动。想一想：想一想：在阴极为何是在阴极为何是CuCu2+2+得电子而不是得电子而不是H H+ +? ? 在阳极为何是在阳极为何是ClCl- -失电子而不是失电子而不是OHOH- -? ? CuCu2+2+比比HH+ +更易得电子。更易得电子。ClCl一一比比OHOH一一更易失电子，更易失电子， 氧化性越强的离子越易得电子，氧化性越强的离子越易得电子，还原性越强的离子越易失电子。还原性越强的离子越易失电子。电解时，当电解质溶液中同时含有多种离子时，电解时，当电解质溶液中同时含有多种离子时，应首先考虑何者更易得电子，何者更易失电子，应首先考虑何者更易得电子，何者更易失电子，

14、然后再来分析电极上发生的化学反应然后再来分析电极上发生的化学反应 3 3离子放电顺序离子放电顺序 阳离子得电子。阴离子失电子统称为离子放电阳离子得电子。阴离子失电子统称为离子放电 (1)(1)阳离子放电顺序阳离子放电顺序 (2)(2)阴离子放电顺序阴离子放电顺序 练习：练习：写出用石墨电极电解下列溶液的电极反应式写出用石墨电极电解下列溶液的电极反应式CuSOCuSO4 4 NaNa2 2SOSO4 4 H H2 2SOSO4 4 HCl HCl NaOHNaOH H H2 2O O阴极：阴极：CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu阳极：阳极：4OH4OH- -4e-4e- -=2H=2H

15、2 2O+OO+O2 2 总反应：总反应：HH2 2SOSO4 4、 NaNa2 2SOSO4 4阳极：阳极：阴极：阴极：电解电解总反应：总反应：2CuSO2CuSO4 4+2H+2H2 2O=2Cu+OO=2Cu+O2 2+2H+2H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4 : :HCl 电解电解总反应：总反应：阳极：阳极：2H 2e = H 阴极：阴极：总反应：总反应：阳极：阳极：4H 4e = 2H2 阴极：阴极：NaOHNaOH、HH2 2OO电解电解小结：小结：含氧酸溶液、强碱溶液以及活泼金属含氧含氧酸溶液、强碱溶液以及活泼金属含氧酸盐溶液的电解，实质为电解水。电解质本身起增酸盐溶液的电解，实质为电解水。电解质本身起增强水的导电性的作用。强水的导电性的作用。 演示实验演示实验4 4：用碳电极作阴极，锌电极作用碳电极作阴极