蘇教版 電解池的工作原理及應(yīng)用

1、1. 1. 原電池是將原電池是將_能轉(zhuǎn)變成能轉(zhuǎn)變成_能的裝置能的裝置 。2. 2. 構(gòu)成原電池的條件是？構(gòu)成原電池的條件是？思考回憶：思考回憶：在生產(chǎn)和生活中，我們不但要利用原電池，使化在生產(chǎn)和生活中，我們不但要利用原電池，使化學能轉(zhuǎn)化為電能，還常常需要學能轉(zhuǎn)化為電能，還常常需要把電能轉(zhuǎn)化為化學把電能轉(zhuǎn)化為化學能能，使許多不能自發(fā)進行的反應(yīng)順利進行。，使許多不能自發(fā)進行的反應(yīng)順利進行。如：如：在工業(yè)上是如何實現(xiàn)的？在工業(yè)上是如何實現(xiàn)的？化學化學電電2NaCl 2Na+ Cl2 專題專題1 化學反應(yīng)與能量變化化學反應(yīng)與能量變化第二單元第二單元 化學能與電能的轉(zhuǎn)化化學能與電能的轉(zhuǎn)化電解池的工作原理

2、及應(yīng)用電解池的工作原理及應(yīng)用學習目標學習目標1.1.了解電解池的構(gòu)造特點及工作原理了解電解池的構(gòu)造特點及工作原理2.2.掌握放電順序，能正確書寫出電解池的掌握放電順序，能正確書寫出電解池的陰、陽極的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)式。陰、陽極的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)式。3.3.了解電解原理在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用了解電解原理在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用 重點：電解池的工作原理重點：電解池的工作原理 難點：陰、陽極的電極反應(yīng)式的書寫難點：陰、陽極的電極反應(yīng)式的書寫電解池的工作原理及應(yīng)用電解池的工作原理及應(yīng)用一、一、電解池的電解池的構(gòu)成構(gòu)成及工作原理及工作原理電解：電解：在在直流電直流電的作用下，在的作用下，在兩電極兩電極上上

3、分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。電解池：電解池：借助氧化還原反應(yīng)，借助氧化還原反應(yīng)，把把電能轉(zhuǎn)電能轉(zhuǎn)化為化學能化為化學能的裝置的裝置。1.1.電解電解 電解池電解池一、一、電解池的電解池的構(gòu)成構(gòu)成及工作原理及工作原理分析下圖分析下圖,判斷哪個是電解池判斷哪個是電解池?(1)(1)外加外加直流直流電源電源(2)(2)與電源相連的兩個與電源相連的兩個電極電極：(3)(3)電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)(4(4）形成閉合回路）形成閉合回路2.2.電解池的構(gòu)成條件電解池的構(gòu)成條件接電源接電源負極負極的為的為_;_;接電源接電源正極正極的為的為_。蔗

4、糖溶液蔗糖溶液eeCC陰極陰極陽極陽極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液陽極陽極陰極陰極3.3.電解池的工作原理電解池的工作原理eeCC陰極陰極陽極陽極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液接電源接電源負極負極的為的為陰極陰極_電電子，發(fā)生子，發(fā)生_反應(yīng)；反應(yīng)；接電源接電源正極正極的為的為陽極陽極_電電子，發(fā)生子，發(fā)生_反應(yīng)反應(yīng)。電解質(zhì)溶液中的電解質(zhì)溶液中的陽離子陽離子向向_極移動；極移動；陰離子陰離子向向_極移動。極移動。得到得到氧化氧化失去失去還原還原陰陰陽陽3.3.電解池的工作原理電解池的工作原理第第1818頁頁【實例一實例一】電解熔融態(tài)氯化鈉。請討論下列問題電解熔融態(tài)氯化鈉。請討論下列問題1.通電前通電前,(圖圖12

5、0左圖左圖)和通電后和通電后(圖圖120右圖右圖)，熔融，熔融態(tài)氯化鈉中態(tài)氯化鈉中Na+和和Cl-的運動有何差異？請在圖的運動有何差異？請在圖120中中用箭頭表示用箭頭表示Na+和和Cl-的運動情況的運動情況。2.2.通電后電極表面分別發(fā)生了什么變化？請寫出兩電極通電后電極表面分別發(fā)生了什么變化？請寫出兩電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式。上發(fā)生的電極反應(yīng)式。 參考圖參考圖1-191-19【實例一實例一】電解熔融態(tài)氯化鈉。電解熔融態(tài)氯化鈉。2Cl- 2e- Cl2 Na+ + e- Na或或2Na + 2e-2Na電池反應(yīng)式：電池反應(yīng)式：2NaCl 2Na+ Cl2 通電通電氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反

6、應(yīng)【實例一實例一】電解熔融態(tài)氯化鈉。電解熔融態(tài)氯化鈉。3.3.請分析電解過程中的電子的流向。請分析電解過程中的電子的流向。e陰極陰極陽極陽極熔融熔融NaCle電子從電源負極流出，電子從電源負極流出，進入進入_，又從，又從_流出，回到電流出，回到電源正極。源正極。陰極陰極陽極陽極【練習練習】圖為電解熔融態(tài)氯化銅。請寫出（圖為電解熔融態(tài)氯化銅。請寫出（1 1）電極反）電極反應(yīng)式并判斷反應(yīng)類型；（應(yīng)式并判斷反應(yīng)類型；（2 2）電池反應(yīng)式）電池反應(yīng)式熔融態(tài)氯化銅熔融態(tài)氯化銅2Cl- 2e- Cl2 Cu2+ + 2e-Cu電池反應(yīng)式：電池反應(yīng)式：CuCl2 Cu+ Cl2 通電通電氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原

7、反應(yīng)還原反應(yīng)【實例二實例二】電解氯化銅溶液電解氯化銅溶液氯化銅溶液氯化銅溶液將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽陽極極附近，觀察管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙附近，觀察管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化顏色的變化思考思考:1.通電前溶液中有哪些離子通電前溶液中有哪些離子?如何運動如何運動?2.通電后如何運動通電后如何運動?3.產(chǎn)生什么現(xiàn)象產(chǎn)生什么現(xiàn)象?為什么為什么? 電解氯化銅溶液微觀模擬電解氯化銅溶液微觀模擬【實例二實例二】電解氯化銅溶液電解氯化銅溶液現(xiàn)象：現(xiàn)象：陽極陽極上有氣泡析出，有刺激性氣味上有氣泡析出，有刺激性氣味, ,并能使?jié)駶櫟矸鄣饣浽嚰堊兯{；并能使?jié)駶櫟矸鄣饣浽嚰堊兯{；陰極陰極

8、上有紅色物質(zhì)析出。上有紅色物質(zhì)析出。結(jié)論：結(jié)論：陽極：是陽極：是_優(yōu)先反應(yīng)；優(yōu)先反應(yīng)；陰極：陰極：是是_優(yōu)先反應(yīng)。優(yōu)先反應(yīng)。Cl-Cu2+ 【實例二實例二】電解氯化銅溶液電解氯化銅溶液Cu2+ + 2e- Cu2Cl- - 2e- Cl2 電池反應(yīng)式：電池反應(yīng)式：CuCl2 Cu+ Cl2 通電通電氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)離子放電順序的規(guī)律離子放電順序的規(guī)律陰極陰極上上常見陽離子常見陽離子放電的先后順序是：放電的先后順序是：陽極陽極上上常見陰離子常見陰離子放電的先后順序是（惰性電極）：放電的先后順序是（惰性電極）：陽離子得到電子或陰離子失去電子的過程統(tǒng)稱陽離子得到電子或陰離子失去電子的

9、過程統(tǒng)稱放電放電。AgFe3+Cu2(H+)Fe2Zn2 Al3+Mg2+Na+S2IBrClOH 含氧酸根含氧酸根 F （基本與相應(yīng)金屬的活潑性順序相反）（基本與相應(yīng)金屬的活潑性順序相反）注意注意:如果陽極材料不是如果陽極材料不是惰性電極惰性電極（如鉑、金、石墨），（如鉑、金、石墨），而是而是活性電極活性電極（除鉑、金以外的金屬）時，那么，（除鉑、金以外的金屬）時，那么，失電子的就是失電子的就是電極本身電極本身，而不是溶液中的離子。，而不是溶液中的離子。即：即：活潑金屬活潑金屬 S2IBrClOH 含氧含氧酸根酸根 F 對陽極：對陽極：1.通電前溶液中有哪些離子通電前溶液中有哪些離子?2.陰

10、極是哪種離子優(yōu)先反應(yīng)？陰極是哪種離子優(yōu)先反應(yīng)？電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：陽極是哪種離子優(yōu)先反應(yīng)？陽極是哪種離子優(yōu)先反應(yīng)？電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：3.電解化學方程式：電解化學方程式：反應(yīng)后溶液的反應(yīng)后溶液的pH變化了嗎？變化了嗎？ 不變不變電解電解Na2SO4溶液的分析溶液的分析陰極陰極陽極陽極4OH- 4e- = 2H2O+O2 4H + 4e- = 2H2 2H2O 2H2 +O2 通電通電練習練習Na2SO4溶液溶液分析電解反應(yīng)的一般思路分析電解反應(yīng)的一般思路:陰陽極附近存在的離子陰陽極附近存在的離子寫出兩極上的電極反應(yīng)式寫出兩極上的電極反應(yīng)式判斷哪種離子優(yōu)先反應(yīng)（根據(jù)放電順序）判斷哪種離子

11、優(yōu)先反應(yīng)（根據(jù)放電順序）判斷電解池的陰、陽極判斷電解池的陰、陽極電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫電極反應(yīng)式、電解方程式的書寫4OH 4e-O2+2H2O-2H2O4OH 忽略了中性條件，溶液中不存在大量忽略了中性條件，溶液中不存在大量OH （）2H2O4OH OH 是由是由電解食鹽水電解食鹽水電解熔融氯化鈉電解熔融氯化鈉電解熔融氧化鋁電解熔融氧化鋁2NaCl 2Na+ Cl2 通電通電2Al2O3 4Al +3 O2 通電通電2NaCl +2H2O 2NaOH +H2 + Cl2 通電通電觀察下列電解化學方程式，試說說電解原理觀察下列電解化學方程式，試說說電解原理在實際生產(chǎn)中有什么應(yīng)用？在實際生產(chǎn)

12、中有什么應(yīng)用？制取較活潑的金屬制取較活潑的金屬（鈉、鎂、鋁）（鈉、鎂、鋁）氯堿工業(yè)，獲取氯堿工業(yè)，獲取燒堿、氯氣燒堿、氯氣還可以進行電鍍、對某些金屬進行精煉還可以進行電鍍、對某些金屬進行精煉應(yīng)應(yīng)用非常廣泛。用非常廣泛。二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用1、在氯化鈉溶液中存在、在氯化鈉溶液中存在Na+、H+、Cl-和和OH-，請根據(jù)實驗事實指出哪些離子，請根據(jù)實驗事實指出哪些離子優(yōu)點在電極上發(fā)生反應(yīng)。優(yōu)點在電極上發(fā)生反應(yīng)。2、寫出陰極和陽極的電極反應(yīng)式。、寫出陰極和陽極的電極反應(yīng)式。觀看實驗視頻觀看實驗視頻【實例一實例一】氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水P20P20陽陽極放出有極放

13、出有刺激性氣味刺激性氣味的氣體，且能的氣體，且能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{。使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{。陰陰極放出極放出無色無味無色無味的氣體，且溶液變紅的氣體，且溶液變紅現(xiàn)象：現(xiàn)象：結(jié)論：結(jié)論：陰陰極是極是H+優(yōu)先反應(yīng)。優(yōu)先反應(yīng)。陰極：陰極： 2 2HH+ + +2e+2e- - = H = H2 2陽陽極是極是ClCl- -優(yōu)先反應(yīng)。優(yōu)先反應(yīng)。陽極：陽極：2Cl2Cl- - - 2e- 2e- - = Cl = Cl2 2【實例一實例一】氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水P20P20陰極陰極: :2 2HH+ + +2e+2e- - = H = H2 2 陽極陽極: :2Cl2C

14、l- - - 2e- 2e- - = Cl = Cl2 2 電解離子方程式：電解離子方程式：2H2H2 2OO+2Cl+2Cl- - =2OH2OH-+H+H2 2+Cl+Cl2 2 2NaCl +2H2NaCl +2H2 2OO = 2NaOH + Cl= 2NaOH + Cl2 2 + H + H2 2通電通電H+Na+Cl-OH-即即2H2H2 2O+2eO+2e- - = 2OH = 2OH- - + H+ H2 2 電解化學方程式：電解化學方程式：【實例一實例一】氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水P20P203.如圖所示，為什么要用如圖所示，為什么要用陽離子交換膜陽離子交換

15、膜阻止陰阻止陰極的極的OH-進入陽極區(qū)？進入陽極區(qū)？只允許陽離子和水分子只允許陽離子和水分子通過，不允許陰離子和通過，不允許陰離子和氣體通過。氣體通過。這樣可使這樣可使OH-在陰極在陰極室里逐漸富集，且含室里逐漸富集，且含NaCl雜質(zhì)很少，最雜質(zhì)很少，最后能在陰極得到后能在陰極得到濃度濃度較大，純度較高較大，純度較高的的 NaOH溶液。溶液?！緦嵗粚嵗弧柯葔A工業(yè)氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水P20P20二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用【實例二實例二】電鍍電鍍鍍銀鍍銀 P20P20(1)(1)定義定義：(2)(2)目的目的：電鍍是電鍍是應(yīng)用應(yīng)用電解原理電解原理在某些金屬或非在某些金

16、屬或非金屬材料表面金屬材料表面鍍鍍上一薄層其他上一薄層其他金屬或金屬或合金合金的過程。的過程。 電鍍的目的主要是使電鍍的目的主要是使金屬增強抗腐蝕金屬增強抗腐蝕能力能力、增加美觀和表面硬度。增加美觀和表面硬度。 (3)(3)組成：組成：陰極陰極？陽極陽極？電鍍液電鍍液？(3)(3)組成：組成：陰極陰極陽極陽極電鍍液電鍍液P21 P21 觀察與思考（電鍍銀）觀察與思考（電鍍銀）1.1.電子流向：電子流向：陰極流向陽極陰極流向陽極2.2.陰極：陰極： 陽極：陽極：AgAge eAgAgAgAge eAgAg3.3.能量變化：能量變化：電能電能化學能化學能待鍍待鍍金屬制品；金屬制品；鍍層鍍層金屬；金

17、屬；用用含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)溶液二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用【實例三實例三】電解精煉銅電解精煉銅原理與電鍍相似原理與電鍍相似組成：組成：陰極陰極陽極陽極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液CuSOCuSO4 4溶液溶液（純銅）（純銅）（粗銅）（粗銅）CuCu2e2eCuCu2 2CuCu2 22e2eCuCu改成純銅改成純銅另外，由于陽極上的另外，由于陽極上的AgAg、AuAu等活潑性差，等活潑性差，不能失電子形成離子溶解到溶液中，故會不能失電子形成離子溶解到溶液中，故會沉淀下來，成為沉淀下來，成為陽極泥陽極泥。逐漸溶解逐漸溶解CuCu2e2eCuCu2 2CuCu2

18、22e2eCuCu質(zhì)量逐漸質(zhì)量逐漸增加增加小結(jié)小結(jié)與電源正極相連與電源正極相連陽極陽極陰極陰極與電源負極相連與電源負極相連發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)陽離子移向陽離子移向電極本身或電極本身或陰離子移向陰離子移向發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)1. 1. 電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系電源、電極、電極反應(yīng)關(guān)系2.2.電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用: :氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅3.3.原原電池與電解池的比較電池與電解池的比較（見教材（見教材P21 P21 整理與歸納）整理與歸納）原電池原電池電解池電解池電極名稱電極名稱電極反應(yīng)（氧化、電極反應(yīng)（氧化、還原反應(yīng)）還原反應(yīng)）能量轉(zhuǎn)換形式能量轉(zhuǎn)換

19、形式實例（寫化學方實例（寫化學方程式）程式）正極、負極正極、負極陽極、陰極陽極、陰極正極：還原反應(yīng)正極：還原反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)化學能轉(zhuǎn)換成電能化學能轉(zhuǎn)換成電能 電能轉(zhuǎn)換成化學能電能轉(zhuǎn)換成化學能2NaCl +2H2NaCl +2H2 2OO = = 2NaOH + Cl2NaOH + Cl2 2 + H + H2 2通電通電Zn+CuSOZn+CuSO4 4= =ZnSO=ZnSO4 4+Cu+Cu1.1.在銅的精煉過程中，下列說法錯誤的是（在銅的精煉過程中，下列說法錯誤的是（ ） A A、陽極是粗銅，其中的鋅、銀等雜質(zhì)均失、

20、陽極是粗銅，其中的鋅、銀等雜質(zhì)均失 電子被氧化電子被氧化 B B、陰極上首先析出銅、陰極上首先析出銅 C C、粗銅不斷溶解、粗銅不斷溶解 D D、電解溶液可以用硫酸銅溶液、電解溶液可以用硫酸銅溶液A課堂練習課堂練習2.2.在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是( )( )A A原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)B B原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C C原電池的負極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的負極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)D D原電池的負極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)原電池的負極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)B C3.在標準狀況下，用鉑電極電解在標準狀況下，用鉑電極電解CuSO4溶液，溶液，當陰極產(chǎn)生當陰極產(chǎn)生6.4g銅時，陽極放出的氣體是銅時，陽極放出的氣體是（ ）A、1.12L H2 B、1.12L O2C、2.24L H2 D、2.24LO2BNaOH溶液溶液4.圖為電解圖為電解NaOH溶液的裝置。溶液的裝置。（1）a為為_極，極，b為為_極。請極。請分別寫出兩個電極反應(yīng)式：分別寫出兩個電極反應(yīng)式：a極：極：b極：極：ab（2）寫出其電池反應(yīng)式：）寫出其電池反