高二化學電解池的工作原理

1、選修四選修四 化學反應原理化學反應原理第一章第一章 化學反應與能量變化化學反應與能量變化課題課題 電解的原理電解的原理教學目標教學目標u知識與技能：知識與技能： 1、理解電解原理，會判斷電解池、電極產(chǎn)物、電極周圍、理解電解原理，會判斷電解池、電極產(chǎn)物、電極周圍 溶液溶液pH值及整個溶液值及整個溶液pH值的變化；值的變化； 2、能書寫電極反應式及總反應式，培養(yǎng)分析歸納知識的、能書寫電極反應式及總反應式，培養(yǎng)分析歸納知識的能力。能力。u過程與方法：過程與方法： 利用惰性電極電解氯化銅的實驗，探究電解原理，了解電利用惰性電極電解氯化銅的實驗，探究電解原理，了解電解的應用，解的應用， 特別是電解在電鍍

2、、電解精煉、電冶煉等方特別是電解在電鍍、電解精煉、電冶煉等方面的應用。面的應用。u情感態(tài)度價值觀：情感態(tài)度價值觀： 通過電解知識的學習，發(fā)現(xiàn)其在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通過電解知識的學習，發(fā)現(xiàn)其在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應用，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。的廣泛應用，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。 理解電解原理和惰性電極作陽極理解電解原理和惰性電極作陽極 時的電解的一般規(guī)律。時的電解的一般規(guī)律。 理解電解原理，非惰性電極作陽理解電解原理，非惰性電極作陽極對電解產(chǎn)物的判斷，電解原理的極對電解產(chǎn)物的判斷，電解原理的應用。應用。 教學過程如下：你知道嗎？你知道嗎？ 工業(yè)上分別以氯化

3、鈉和氧化鋁為原料生產(chǎn)工業(yè)上分別以氯化鈉和氧化鋁為原料生產(chǎn)金屬鈉和金屬鋁。你知道工業(yè)生產(chǎn)中是如何實金屬鈉和金屬鋁。你知道工業(yè)生產(chǎn)中是如何實現(xiàn)此過程的嗎？現(xiàn)此過程的嗎？電解熔融氯化鈉電解熔融氯化鈉陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣鈉鈉熔融熔融NaCl 通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 陽離子：陽離子： 陰離子：陰離子：通電后：（必須直流電）通電后：（必須直流電） Na+Cl-交流與討論交流與討論1 1：做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動鈉離子和氯離子做鈉離子和氯離子做定向移動定向移動，鈉離子移向鈉離子移向陰極陰極附近，附近，氯離子移向氯離子移向陽極陽極附近附近.交流與討論交流與討論

4、2 2：e-e-e-e-e-e-電解池中離子和電子的移動方向電解池中離子和電子的移動方向 Cl- -Na+Cl- -（2）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應: 陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電 陽極陽極：2Cl- + 2e- =Cl2 氧化反應氧化反應 陰極陰極：2Na+ +2e-=2Na 還原反應還原反應總式：總式： 2NaCl 2Na+Cl2 通電第二節(jié)第二節(jié) 電解池電解池一、電解原理一、電解原理1、電解：、電解： 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。陽兩極引起氧化還原反應的過

5、程。2、電解池（、電解池（電解槽電解槽）：）：把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置注意：注意：電流必須是電流必須是直流直流而不是交流。而不是交流。 熔融態(tài)熔融態(tài)的電解質(zhì)也能被電解。的電解質(zhì)也能被電解?！舅伎妓伎? 1】電解池的兩極是怎樣確定的？】電解池的兩極是怎樣確定的？ 、兩個電極及電極反應、兩個電極及電極反應陰極陰極：與電源：與電源負極負極相連相連電子流進電子流進還原還原反應反應陽極陽極：與電源：與電源正極正極相連相連電子流出電子流出氧化氧化反應反應、兩個電極的確定及電極反應、兩個電極的確定及電極反應eeCCCuCl2溶液溶液陰極陰極陽極陽極、兩個電極的類型：、兩個電極的類型：

6、惰性電極惰性電極(鉑、金、石墨鉑、金、石墨)：僅僅導電，不參與反應僅僅導電，不參與反應活性電極活性電極(除鉑、金外的金屬除鉑、金外的金屬)：既可以導電、又可以參與電極反應既可以導電、又可以參與電極反應惰性電極與活性電極惰性電極與活性電極【思考思考2 2】形成電解池的條件是什么？】形成電解池的條件是什么？ CuCuCuCl2溶液溶液陰極陰極陽極陽極CCCuCl2溶液溶液陰極陰極陽極陽極4、形成電解池的條件、形成電解池的條件eeCCCuCl2溶液溶液與電源相連的兩個電極與電源相連的兩個電極電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)溶液或熔化的 電解質(zhì)電解質(zhì)形成閉合回路形成閉合回路陰極陰極陽極陽極【思考思考3 3】在

7、電解過程中，電子、離子】在電解過程中，電子、離子是如何形成閉合回路的？是如何形成閉合回路的？ 電子的流向電子的流向: : 電子從外加電電子從外加電源的負極流出，流到電解源的負極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回池的陰極，再從陽極流回電源正極。電源正極。（注意：電子（注意：電子只在外電路定向移動，不只在外電路定向移動，不能從溶液中移動）能從溶液中移動）離子定向移動的方向離子定向移動的方向: :陽離子陽離子向向陰極陰極移動移動, , 陰離子陰離子向向陽極陽極移動。移動?！舅伎妓伎? 4】電解質(zhì)溶液導電的實質(zhì)是什么？】電解質(zhì)溶液導電的實質(zhì)是什么？ eeCCCuCl2溶液溶液陰極陰極陽極陽極5、電解

8、質(zhì)溶液導電的、電解質(zhì)溶液導電的實質(zhì)實質(zhì) 對電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時，對電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時，電電子子從電源的從電源的負極負極沿導線流入電解池的沿導線流入電解池的陰極陰極，電，電解質(zhì)的解質(zhì)的陽離子陽離子移向移向陰極陰極得電子發(fā)生得電子發(fā)生還原反應還原反應；電解質(zhì)的電解質(zhì)的陰離子陰離子移向移向陽極陽極失去電子（有的是組失去電子（有的是組成成陽極的金屬原子陽極的金屬原子失去電子）發(fā)生失去電子）發(fā)生氧化反應氧化反應，電子電子從電解池的從電解池的陽極流出陽極流出，并沿導線流回，并沿導線流回電源電源的正極的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)

9、電解質(zhì)）里陰、陽離子的定向移動而通過融態(tài)電解質(zhì)）里陰、陽離子的定向移動而通過溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的導電過程導電過程，就是電解質(zhì)，就是電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的電解過程。電解過程。【思考思考5 5】如何書寫電極反應方程式和總方程式？】如何書寫電極反應方程式和總方程式？電解過程不僅可以在電解過程不僅可以在熔融熔融電解質(zhì)中進行，電解質(zhì)中進行，也可以在電解質(zhì)也可以在電解質(zhì)溶液溶液中進行。中進行?，F(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極：陽極：有氣泡，有刺激性氣味，并能有氣泡，有刺激性氣味，并能使使 濕潤

10、的濕潤的KI-淀淀 粉試紙變藍（粉試紙變藍（Cl2) 陰極：陰極：碳棒上有一層紅碳棒上有一層紅色的銅析出色的銅析出活動與探究活動與探究 通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況 陽離子：陽離子：H+、Cu2+ 陰離子：陰離子：OH-、Cl- 做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動 通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電）（1）確定電極名稱：）確定電極名稱： (與電極材料無關(guān)與電極材料無關(guān)) 陽極陽極（接電源正極）（接電源正極） 陰極陰極（接電源負極）（接電源負極） 陽離子陽離子：Cu2+H+ 陰離子陰離子：Cl-OH-Cu2+、H+Cl-、OH-（2）判斷離子的放電順序：）判

11、斷離子的放電順序：（3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應: 陽離子移向陰極放電，陽離子移向陰極放電， 陰離子移向陽極放電陰離子移向陽極放電通式：通式：陰極：陰極：氧化劑氧化劑ne-=還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物陽極：陽極：還原劑還原劑ne-=氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物總電解反應式：陰陽極反應式相加所得的式子總電解反應式：陰陽極反應式相加所得的式子（考慮電子守恒考慮電子守恒）、電極反應式的書寫：、電極反應式的書寫：（以電解（以電解CuCl2 為例）為例）eeCCCuCl2溶液溶液陰極陰極陽極陽極陽離子移向陰極放電，陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電陰離子移向陽極放電陰極陰極：Cu2+2e-C

12、u 還原反應還原反應陽極陽極：2Cl- -2e- Cl2 氧化反應氧化反應總反應式：總反應式： CuCl2 Cu+Cl2 電解電解加加CuCl2溶液溶液變小變小【思考思考6 6】電解后氯化銅的濃度如何變化？】電解后氯化銅的濃度如何變化？【思考思考7 7】若要使電解質(zhì)溶液復原，怎么辦？】若要使電解質(zhì)溶液復原，怎么辦？【思考思考8 8】什么叫放電？】什么叫放電？【思考思考9】為什么】為什么Cu2+、Cl-放電，而不是放電，而不是 H+和和OH-？ 【思考思考1010】陰陽離子的放電順序是什么？】陰陽離子的放電順序是什么？離子放電順序：離子放電順序： 活性材料作電極時：活性材料作電極時：金屬在陽極失

13、電子被氧化金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。 用惰性電極用惰性電極(Pt(Pt、AuAu、石墨、鈦等、石墨、鈦等) )時：時：溶液中溶液中陰離子的放電順序（由易到難）是：陰離子的放電順序（由易到難）是： 無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。生反應的是溶液中的陽離子。 陽離子在陰極上放電順序是：陽離子在陰極上放電順序是：陽極：陽極：陰極陰極: :小結(jié)：小結(jié)：分析電解反應分析電解反應(用惰性電極時用惰性電極時)的的一般思路：一般思路：明確溶液

14、中存在哪些離子明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化、陰極還原以及氧化性、根據(jù)陽極氧化、陰極還原以及氧化性、還原性強弱判斷反應的離子先后，還原性強弱判斷反應的離子先后，最后分析得出產(chǎn)物最后分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子陰陽兩極附近有哪些離子陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣氫氫氣氣實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原Na2SO4 實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原Na2SO4 陽極陽極: 4OH- 4e- = 2H2O+O2 陰極陰極: 4H + 4e- = 2H2 變大變大不不變變 加加H2ONa2SO4溶液溶液2H2O 2H2 + O2 電解電解規(guī)律陰極陰極陽極陽極氯氯

15、氣氣銅銅實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原CuCl2 陽極：陽極：2Cl-2 e- =Cl2陰極：陰極：Cu2+ 2e-=2Cu減小減小減小減小CuCl2CuCl2溶液溶液 CuCl2 Cu+Cl2 電解陽極陽極陰極陰極氯氯氣氣氫氫氣氣實例實例電極反應電極反應 濃度濃度PH值值復原復原NaCl 陽極陽極: 2Cl- 2e- = Cl 2陰極陰極: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解減小減小增增大大 加加HClNaCl溶液溶液實例實例電極反應電極反應濃度濃度PH值值復原復原CuSO4陽極陽極陰極陰極氧氧氣氣銅銅陽極陽極: 4OH- 4

16、e-=2H2O+O2陰極：陰極：Cu2+ 2e- = Cu減小減小減小減小 加加CuOCuSO4溶液溶液 2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 + 2H2SO4電解 電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：電解電解類型類型舉舉 例例電極反應電極反應溶液溶液PH變化變化溶液溶液復原復原方法方法物質(zhì)類別物質(zhì)類別實例實例僅溶僅溶劑水劑水電解電解 僅溶僅溶質(zhì)電質(zhì)電 解解 含氧酸含氧酸H2SO4強堿強堿NaOH活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽Na2SO4無氧酸無氧酸HCl陰極陰極:4H+ + 4e- = 2H2陽極陽極:4OH-4e-=O2+2H2O減小減小增大增大不變不變

17、H2O陽極陽極:2Cl- 2e-=Cl2陰極陰極:2H+2e- = H2增大增大HCl不活潑金屬不活潑金屬的無氧酸鹽的無氧酸鹽CuCl2陽極陽極:2Cl- 2e- =Cl2陰極陰極:Cu2+2e- = Cu增大增大 CuCl2活潑金屬的活潑金屬的無氧酸鹽無氧酸鹽NaCl陽極陽極:2Cl-2e- =Cl2陰極陰極:2H+2e- = H2增大增大 HCl不活潑金屬不活潑金屬的含氧酸鹽的含氧酸鹽CuSO4陽極陽極:4OH-4e-=O2+2H2O陰極陰極:2Cu2+4e- = 2Cu減小減小CuO放氫生堿放氧生酸 1、電極反應方程式及電解總反應方程式的書、電極反應方程式及電解總反應方程式的書寫寫(惰性

18、電極，溶液惰性電極，溶液)： H2SO4HClNaOH K2SO4CuCl2CuSO4 NaClKMnO4 2、用石墨作電極電解、用石墨作電極電解CuCl2、NaCl的混合溶的混合溶液時，陰極析出的物質(zhì)是液時，陰極析出的物質(zhì)是_；陽極產(chǎn)物是；陽極產(chǎn)物是_。 3、兩極都用銀片作電極電解、兩極都用銀片作電極電解AgNO3溶液時，溶液時，陽極的產(chǎn)物是陽極的產(chǎn)物是_；陰極的產(chǎn)物是；陰極的產(chǎn)物是_。右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是（ ）A、a為負極，b為正極B、a為陽極，b為陰極C、電解過程中，d電極質(zhì)量增加D、電解過程中，氯離子濃度不變練習練習4C直流電源電流方向adcb練習練習5：分析以惰性電極電解下列：分析以惰性電極電解下列溶液的電極反應。溶液的電極反應