鲁科版选修4高二化学12电能转化为化学能—电解(37张ppt)

1、 物以稀为贵，在100多年前，铝曾是一种稀有的金属，被称为“银色的金子”。 法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的富有和尊贵，制造了一顶名贵的皇冠铝皇冠。在举行盛大宴会时，只有他使用一套铝餐具。 为什么铝制品在当时那么昂贵呢？但是今天铝制品却被广泛使用，这又是为什么呢？想一想：因为当时铝的冶炼比较困难，但是今天我们找到了铝的冶炼方法电解法质疑：质疑：在生产实践中，人们是如何通过提供电能使氯在生产实践中，人们是如何通过提供电能使氯化钠分解而制得金属钠的？化钠分解而制得金属钠的？联想：联想：金属钠与氯气的反应。金属钠与氯气的反应。以电解熔融氯化钠为例 实验实验1交流交流 研讨研讨 1. 通电前，熔融氯化

2、钠中有哪些离通电前，熔融氯化钠中有哪些离子？这些离子的运动情况怎样？子？这些离子的运动情况怎样？ 2. 电解时，外电路上的电流方向怎电解时，外电路上的电流方向怎样？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+和和Cl-各向哪个方向移动？各向哪个方向移动？ 4. 移动到两极表面的移动到两极表面的Na+和和Cl-将发将发生什么变化？生什么变化？熔融熔融NaCl 石墨电极石墨电极铁电极铁电极交流研讨1.通电前，熔融通电前，熔融NaCl里有哪些离里有哪些离子？它们的运动情况如何？子？它们的运动情况如何？熔融熔融NaCl 无规则运动2.通电时，外电路的电流方通电时，外电路的电流方向

3、如何？向如何？+e阴极阴极阳阳极极3.接通电源后， 和 往哪个方向移动？+ - e-2Na+ +2e-2Na还原反应还原反应2Cl2e- Cl2氧化反应氧化反应实验现象：实验现象：石墨片上有石墨片上有产生，并可闻到产生，并可闻到气味；气味；铁片上逐渐覆盖一层铁片上逐渐覆盖一层物质。物质。实验结论：实验结论： 在通直流电条件下，熔融氯化钠发生了化学在通直流电条件下，熔融氯化钠发生了化学变化，其化学方程式为变化，其化学方程式为 钠生成于与电源钠生成于与电源极相连的铁片上，氯气极相连的铁片上，氯气生成于与电源生成于与电源极相连的石墨片上极相连的石墨片上气体气体刺激性刺激性银白色银白色NaCl=Na+

4、Cl2通电通电负负正正原理分析：原理分析：通电前通电前，熔融氯化钠完全电离为，熔融氯化钠完全电离为和和， 离子作离子作运动运动。通电后通电后，自由移动的离子改做定向移动，在电场作用，自由移动的离子改做定向移动，在电场作用下，下，Na+移向与电源的移向与电源的极相连的电极，极相连的电极，Cl-移向与移向与电源的电源的极相连的电极。与电源负极相连的电极带极相连的电极。与电源负极相连的电极带有有，在这个电极上在这个电极上电子，电子， 被还原被还原为为，可用式子表示为可用式子表示为； 与电与电源源极相连的电极带有极相连的电极带有电荷，电荷， 将电子将电子转移给这个电极，自身被氧化为转移给这个电极，自身

5、被氧化为， 最终生成最终生成_，可用式子表示为，可用式子表示为, ,将两个电极上所将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解发生的反应组合起来，就是电解NaClNaCl制备金属制备金属NaNa的化的化学反应，化学方程式为学反应，化学方程式为Na+Cl-无规则自由运动无规则自由运动负负正正电子电子Na+得得NaNa+e-Na正正正电荷正电荷Cl-ClCl22Cl-Cl2+2e-2NaCl=2Na+Cl2通电通电一一. 电解的概念：电解的概念： 在在作用下，电解质在作用下，电解质在两个电极上分别发生两个电极上分别发生 和和的过程的过程注意：注意： 电解时所用电流必须是电解时所用电流必须是电，电，

6、而不是而不是电。电。 熔融态电解质可以被电解，熔融态电解质可以被电解，溶液也可溶液也可 被电解。被电解。 电解过程中，电能转化为电解过程中，电能转化为能而能而“储存储存”在反应产物中。在反应产物中。直流电直流电 氧化反应氧化反应还原反应还原反应直流直流交流交流电解质电解质化学能化学能氧化反应氧化反应还原反应还原反应一、电解的原理一、电解的原理电解池的形成条件有哪些？电解池的形成条件有哪些？电解池的构成条件：电解池的构成条件：（1） 直流直流电源。电源。（2）两个固体电极，与电源正极相连的叫两个固体电极，与电源正极相连的叫， 与电源负极相连的叫与电源负极相连的叫。（3）熔融态电解质或电解质溶液。

7、熔融态电解质或电解质溶液。（4）构成闭合回路。构成闭合回路。阳极阳极阴极阴极三三. 电极反应：电极反应：（1 1）电极上进行的）电极上进行的叫电极反应。叫电极反应。（2 2）阳极）阳极(+)(+)发生发生反应，阴极反应，阴极(-)(-)发生发生反应。反应。（3 3）电解熔融氯化钠时的电极反应式为）电解熔融氯化钠时的电极反应式为阳极：阳极：（氧化反应）（氧化反应）阴极阴极：（还原反应）（还原反应）半反应半反应氧化氧化还原还原2Cl-Cl2+2e-2Na+2e-2Na电离电离电解电解条件条件 电解质或的状态下。电解质电离后受的作用。过程过程电解质离解成。 阴阳离子的，在两 极上举例举例 NaCl=

8、_ 2NaCl=_特点特点只产生发生生成新物质，能转化为能。联系联系 电解必须建立在电离的基础上思考：思考：电解和电离的区别和联系电解和电离的区别和联系溶于水溶于水熔融熔融电场电场自由移动离子自由移动离子定向移动定向移动得失电子得失电子NaNa+ +Cl+Cl- -2Na+Cl2通电通电自由移动离子自由移动离子氧化还原反应氧化还原反应电电化学化学巩固提高：巩固提高：1 1、判断、判断（1 1）电解、电离均需要通电才能实现（）电解、电离均需要通电才能实现（ ）（2 2）电解质溶液导电过程就是电解过程）电解质溶液导电过程就是电解过程( ( ）2.下列关于电解池的说法正确的是（下列关于电解池的说法正

9、确的是（ ）A 电源的负极就是阴极电源的负极就是阴极B 与直流电流正极相连的是阴极与直流电流正极相连的是阴极C 与直流电源负极相连的电极上发生还原与直流电源负极相连的电极上发生还原反应反应D 阳极上发生还原反应阳极上发生还原反应AC电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，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。也可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜溶液为例以电解氯化铜溶液为例实验实验2：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

10、蓝（变蓝（Cl2) 阴极：碳棒上有一层阴极：碳棒上有一层 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溶液溶液实验分析：实验分析：通电前：分析电解质溶液中的离子情况通电前：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：（必须直流电）通电后：（必须直流电） （1）确定电极名称：）确定电极名称： 阳极（接电源正极）阳极（接电源正极） 阴极（接电源负极）阴极（接电源负极） （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

11、极放电 阳极：阳极：2Cl- _2e- Cl2 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：（2）判断离子的放电顺序：）判断离子的放电顺序： 阳离子阳离子氧化氧化性：性：Cu2+H+ 阴离子还原性：阴离子还原性：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：金属在阳极失电子被活性材料作电极时：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氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。上放电。 用惰性电极

12、用惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等) )时：溶时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：阳极：阳极： 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反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。应，发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：阴极阴极: :本质是电解水型：本质是电解水型：含氧酸含氧酸 强碱活泼金属的含氧酸盐强碱活泼金属的含氧酸盐本质是电解电解质本身本质是电解电解质本身无氧酸无氧酸 不活泼金属的无氧酸盐不活泼金属的无氧酸盐 氟化物例外氟化物例外放氢生碱型放氢生碱型活

13、泼金属的无氧酸盐活泼金属的无氧酸盐放氧生氢型放氧生氢型不活泼金属的含氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐如如N,KNO3,H2SO4如如HI,CuCl2如如MC，如如CSO4，惰性电极电解电解质溶液的规律惰性电极电解电解质溶液的规律e阴极阳极阳离子得电子发生还原反应电极材料或阴离子失电子发生氧化反应电解质溶液电解原理工作示意图原电池和电解池的比较原电池和电解池的比较装置装置原电池原电池电解池电解池能量转化能量转化电极名称电极名称电极反应电极反应电子流动电子流动方向方向化学能转化为电能化学能转化为电能电能转化为化学能电能转化为化学能正极、负极正极、负极阴极、阳极阴极、阳极负极：本身失电子，负极：本身失电子

14、，发生氧化反应发生氧化反应正极：溶液中阳离正极：溶液中阳离子（或子（或O2）得电子）得电子,发生还原反应发生还原反应阴极：阳离子得电子，发阴极：阳离子得电子，发生还原反应生还原反应阳极：阳极：惰性电极：阴离惰性电极：阴离子失电子发生氧化反应子失电子发生氧化反应活性电极：本身失电子，活性电极：本身失电子，发生氧化反应发生氧化反应电子由负极流出经电子由负极流出经外电路流入正极外电路流入正极电子由电源负极流出经导电子由电源负极流出经导线流向阴极阳离子得电子；线流向阴极阳离子得电子；阴离子在阳极失电子经导阴离子在阳极失电子经导线流向电源正极线流向电源正极1、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴、以石墨作

15、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. NaOH2、以石墨作电极分别电解下列溶液，电解、以石墨作电极分别电解下列溶液，电解质和水的量都发生变化的是（质和水的量都发生变化的是（ ）A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH3、以石墨作电极电解水时，可用来增强导电、以石墨作电极电解水时，可用来增强导电性的物质是（性的物质是（ ），溶液），溶液pH值变大的是（值变大的是（ ）A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOHBBCADCD4、以石墨作电极分别电解下列溶

16、液，、以石墨作电极分别电解下列溶液，1、 Na2S溶液溶液2、AgNO3溶液溶液以上溶液，电解后碱性增强的有以上溶液，电解后碱性增强的有 ，电解后酸性增强的有电解后酸性增强的有 。1，32，43、 FeCl2溶液溶液4、 NaHSO4溶液溶液5、串联电解熔融、串联电解熔融KCl、MgCl2、Al2O3一段时间一段时间后，析出后，析出K、Mg、Al的物质的量之是的物质的量之是 。dabcKI淀粉试纸淀粉试纸6、c作为笔在左边纸上写作为笔在左边纸上写字，字迹变蓝，则字，字迹变蓝，则b是是极，极，c上发生的反应为上发生的反应为，d的总化学反应方程式为的总化学反应方程式为。6:3:2正正2I-2e-

17、=I22KI+2H2O = H2+I2+2KOH电解电解二、电解原理的重要应用二、电解原理的重要应用H+Na+Cl-OH-阳极放出有刺激性气味的气体阳极放出有刺激性气味的气体阴极放出无色无味的气体阴极放出无色无味的气体1、电解饱和食盐水、电解饱和食盐水电极反应方程式电极反应方程式 阴极：阴极： 2H+ +2e- = H2阳极：阳极：2Cl- - 2e- = Cl2总式：总式：2NaCl +2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2通电通电注意：阴极区注意：阴极区pH值升高，酚酞变红（阴极与负极值升高，酚酞变红（阴极与负极相连）相连）+-纯铜纯铜粗铜粗铜 电解液电解液(CuSO4溶液溶液)阴

18、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的浓度基本不变，有杂质离子的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+杂质杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au如何除去？如何除去？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