電能轉化為化學能——電解課件

1、電能轉化為化學能電解電能轉化為化學能電能轉化為化學能電解電解2016年電能轉化為化學能電解 v學習目標：學習目標： 通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，掌握電通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，掌握電解、電解池的概念，清晰的建立起電極反應解、電解池的概念，清晰的建立起電極反應的概念并能夠正確地判斷陰極和陽極。的概念并能夠正確地判斷陰極和陽極。v學習重點：學習重點：對電解原理的理解、電極反應式的書寫對電解原理的理解、電極反應式的書寫電能轉化為化學能電解聯想質疑鈉和氯氣的反應2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H(298K)=-822.3KJ.mol-1NaCl Na?熱化學方程式熱化學方程式:能

2、量能量 (如電能如電能)電能轉化為化學能電解一、電解原理一、電解原理交流研討交流研討1、通電前，熔融氯化鈉中存在哪些離子？通電前，熔融氯化鈉中存在哪些離子？這些離子的運動情況怎樣？這些離子的運動情況怎樣？2、通電后，外電路上的電子方向怎樣？通電后，外電路上的電子方向怎樣？3、接通電源后，熔融氯化鈉中接通電源后，熔融氯化鈉中Na+、Cl-各向那個方向運動？各向那個方向運動？4、移到兩極表面的移到兩極表面的Na+、Cl-將發(fā)生什么將發(fā)生什么變化？變化？熔融熔融NaCl 電能轉化為化學能電解實驗實驗1：用石墨片和鐵片為電極電解熔融的氯化鈉用石墨片和鐵片為電極電解熔融的氯化鈉現象：現象： 陽極：有氣泡

3、，有陽極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使刺激性氣味，并能使 濕潤的濕潤的KI-淀淀 粉試紙粉試紙變藍（變藍（Cl2) 陰極：有金屬鈉析出陰極：有金屬鈉析出陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣鈉鈉熔融熔融NaCl 石墨鐵片電能轉化為化學能電解【實驗分析】通電前：通電前：分析熔融電解質中的離子情況分析熔融電解質中的離子情況 通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電）Na+移向與電源移向與電源負極負極相連的電極，得到相連的電極，得到電子變成電子變成Na，發(fā)生，發(fā)生還原還原反應。反應。Cl-移向與電源移向與電源正極正極相連的電極，失去相連的電極，失去電子變成電子變成Cl，發(fā)生，發(fā)生氧化氧化反應。反應。做無規(guī)則運動

4、做無規(guī)則運動陽離子陽離子：Na+陰離子陰離子：Cl-電能轉化為化學能電解 電解電解: :使使直流電直流電通過通過電解質溶液或熔融電解質溶液或熔融的電解質，的電解質，在在兩個電極兩個電極分別發(fā)生分別發(fā)生氧化反氧化反應和還原反應應和還原反應的過程。的過程。 電解池電解池: :借助借助氧化還原反應氧化還原反應，把，把電能電能轉化為轉化為化學能化學能的裝置的裝置. .一、電解一、電解1、定義、定義電能轉化為化學能電解陰極陰極陽極陽極陽離子陽離子陰離子陰離子得得電電子子還還原原反反應應失失電電子子氧氧化化反反應應電能轉化為化學能電解電能轉化為化學能電解陰、陽兩極的判斷陰、陽兩極的判斷陰極：發(fā)生還原反應的

5、電極陰極：發(fā)生還原反應的電極 與電源與電源“-”相連的電極相連的電極 得到電子的電極得到電子的電極 陽離子移向的電極陽離子移向的電極陽極：發(fā)生氧化反應的電極陽極：發(fā)生氧化反應的電極 與電源與電源“+”相連的電極相連的電極 失去電子的電極失去電子的電極 陰離子移向的電極陰離子移向的電極 電能轉化為化學能電解 分析下圖，屬于電解池的有分析下圖，屬于電解池的有【鞏固練習】【鞏固練習】電能轉化為化學能電解3 3、電極產物的判斷，電極反應的書寫、電極產物的判斷，電極反應的書寫陽極陽極：2Cl- -2e- Cl2 氧化反應氧化反應陰極陰極：2Na+ +2e- 2Na 還原反應還原反應電極反應：電極上進行的

6、半反應。電極反應：電極上進行的半反應。 2NaCl 2Na+Cl2 通電通電總反應式總反應式：注意注意：書寫電極反應式一定要遵守：書寫電極反應式一定要遵守電子得失守恒電子得失守恒電能轉化為化學能電解 電電 離離 電電 解解條條 件件過過 程程特特 點點聯聯 系系電解質溶于水或電解質溶于水或受熱受熱 熔融狀態(tài)熔融狀態(tài)電解質電離后再通電解質電離后再通直流電直流電電解質電離成為電解質電離成為自由移動的離子自由移動的離子 陰陽離子定向移動，在陰陽離子定向移動，在兩極上發(fā)生氧化還原反兩極上發(fā)生氧化還原反應。應。 通電只產生自由移動的只產生自由移動的離子離子發(fā)生了氧化還原反發(fā)生了氧化還原反應產生了新物質應

7、產生了新物質電解必須建立在電離的基礎上電解必須建立在電離的基礎上例例2NaCl=2Na+Cl2例例NaCl=Na+Cl-電能轉化為化學能電解小結小結6.電離與電解的區(qū)別與聯系電離與電解的區(qū)別與聯系4.正極正極-陽極陽極-氧化反應氧化反應負極負極-陰極陰極-還原反應還原反應1.電解電解-在直流電的作用下在直流電的作用下,電解質在兩個電電解質在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程2.電解池電解池-將將電能轉化為化電能轉化為化學能的裝置學能的裝置3.電極反應電極反應-半反應半反應陰離子陰離子陽離子陽離子5.構成電解池的條件構成電解池的條件電能轉化為化學能電解

8、 下列說法正確的是下列說法正確的是( )電解是把電能轉變成化學能；電解是把電能轉變成化學能； 電解是化學能轉變成電能；電解是化學能轉變成電能；電解質溶液導電是化學變化；電解質溶液導電是化學變化；任何電解過程，必將導致氧化還原反任何電解過程，必將導致氧化還原反應的發(fā)生；應的發(fā)生； 【隨堂練習】電能轉化為化學能電解H2OH+ + OH-2H2O = 2H2+O2通電通電大家知道大家知道電能轉化為化學能電解H2OH+OH-陰陰極極陽極陽極4OH-4e-O2+2H2O氧化反應氧化反應4H+4e-2H2還原反應還原反應2H2O = 2H2+O2通電通電水的水的電離與電解電離與電解電能轉化為化學能電解鞏固

9、提高 已知氧化性已知氧化性+Na+,還原性還原性Cl-OH-,試推斷試推斷用石墨電極電解飽和食鹽水時兩極產物及電極反用石墨電極電解飽和食鹽水時兩極產物及電極反應式應式NaCl=Na+ + Cl-H2OH 陰極陰極陽極陽極2Cl-Cl2e-氧化反應氧化反應2H+2e-H2還原反應還原反應電源負極相連電源負極相連-電源正極相連電源正極相連電離過程電離過程電解過程電解過程通電前通電前通電后通電后電能轉化為化學能電解為何當一個電極存在多種可能的放電為何當一個電極存在多種可能的放電離子時，不是大家共同放電，而是只有離子時，不是大家共同放電，而是只有一種離子放電？放電能力與什么因素有一種離子放電？放電能力

10、與什么因素有關？關？思考：思考：離子在電極表面得到或失去電子的過程叫放電。離子在電極表面得到或失去電子的過程叫放電。電能轉化為化學能電解.離子放電順序離子放電順序活潑金屬作陽極活潑金屬作陽極S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根含氧酸根 F-（1）陽極上（氧化反應）陽極上（氧化反應 Pt、Au除外除外) ） (2)陰極上（還原反應）陰極上（還原反應） 無論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應，發(fā)無論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順生反應的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是：序是： 上述順序基本上是金屬活動性順序，越活潑的上述順序基本

11、上是金屬活動性順序，越活潑的金屬，其陽離子越難得到電子，但金屬，其陽離子越難得到電子，但Fe3+氧化性較氧化性較Cu2+強。強。Ag+Hg2+Fe3+Cu2+ H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+說明：說明：1 1、惰性電極：用、惰性電極：用石墨、金、鉑石墨、金、鉑等材料等材料 做的電極，做的電極，一般通電條件下不發(fā)生反應一般通電條件下不發(fā)生反應； 2 2、活性電極：用、活性電極：用鐵、鋅、銅鐵、鋅、銅等還原性等還原性 較強金屬做的電極，較強金屬做的電極，活性電極作陽極時，活性電極作陽極時， 優(yōu)先發(fā)生氧化反應。優(yōu)先發(fā)生氧化反應。電能轉化為化學能電解以石墨為電

12、極電解氯化銅溶液U形管中裝有氯化銅溶液，插入兩根石墨棒作為電極，接通直流電源，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，觀察U形管內的現象和試紙顏色的變化?；顒优c探究活動與探究:電能轉化為化學能電解電能轉化為化學能電解實驗實驗 ：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現象：現象： 陽極：有氣泡，有陽極：有氣泡，有 刺激性氣味，并能使刺激性氣味，并能使 濕潤的濕潤的KI-淀淀 粉試紙粉試紙 變藍（變藍（Cl2) 陰極：碳棒上有一層陰極：碳棒上有一層 紅色的銅析出紅色的銅析出陰極陰極陽極陽極氯氯氣氣銅銅CuCl2溶液溶液電能轉化為化學能電解 電解:CuCl2 Cu+Cl2 2C

13、l-2 e- =Cl2陰離子移向陽離子移向電子流向陽極陽極陰極陰極CuCl2溶液溶液e-e-氧化反應還原反應電解Cu2+ 2e-=2Cu課堂總結課堂總結 原理分析原理分析注：電解法是最強有力的氧化還原手段。注：電解法是最強有力的氧化還原手段。電能轉化為化學能電解v陽極：陽極：2Cl- - 2 e- = Cl2 （氧化反應、失去電子）（氧化反應、失去電子）v陰極：陰極：Cu2+ + 2 e- = Cu （還原反應、得到電子）（還原反應、得到電子） 電解反應：電解反應： CuCl2 =Cu + Cl2 電解電解電能轉化為化學能電解實驗：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液實驗：用惰性（石墨）電極電解氯

14、化銅溶液【實驗分析】通電前：通電前：分析氯化銅溶液中的離子情況分析氯化銅溶液中的離子情況 通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電）Cu2+ 、H+移向陰極，移向陰極， Cu2+得到電子變得到電子變成成Cu，發(fā)生，發(fā)生還原還原反應。反應。Cl- 、OH-移向陽極，移向陽極， Cl-失去電子變成失去電子變成Cl2，發(fā)生，發(fā)生氧化氧化反應。反應。做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動陽離子陽離子：Cu2+ 、H+陰離子陰離子：Cl- 、OH-電能轉化為化學能電解電極反應式：電極反應式：陽極陽極：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反應氧化反應陰極陰極：Cu2+ +2e- Cu 還原反應還原反應 CuCl 2 C

15、u+Cl2 通電通電總反應式總反應式：思考：如何才能正確判斷出陰陽兩極的電極產物？思考：如何才能正確判斷出陰陽兩極的電極產物？了解陰、陽離子了解陰、陽離子得、失得、失電子能力的相對強弱電子能力的相對強弱電能轉化為化學能電解 實例實例電極反應電極反應濃度濃度變化變化如何如何復原復原 氯化鈉溶液氯化鈉溶液陽極陽極: 2Cl- 2e- Cl 2陰極陰極: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解電解減減 小小 加加HCl陽極陽極陰極陰極氯氯氣氣氫氫氣氣NaCl溶液溶液二、電解原理的應用二、電解原理的應用1、惰性電極電解飽和食鹽水、惰性電極電解飽和食鹽水電能轉化

16、為化學能電解分析電解反應的一般思路：分析電解反應的一般思路：明確電極材料和溶液中存在哪些離子明確電極材料和溶液中存在哪些離子根據根據陽極氧化陽極氧化，陰極還原陰極還原分析得出產物分析得出產物分析陰陽兩極附近有哪些離子分析陰陽兩極附近有哪些離子電能轉化為化學能電解+-純銅純銅粗銅粗銅 電解液電解液(CuSO4溶液溶液)陰極：陰極： Cu2+ + 2e- = Cu （還原反應）（還原反應）陽極：陽極： Cu 2e- = Cu2+ （氧化反應）（氧化反應）特征特征純銅作陰極，粗銅作陽極純銅作陰極，粗銅作陽極陽極主要金屬與電解質中的陽離子相同陽極主要金屬與電解質中的陽離子相同電解液電解液CuSO4的濃

17、度基本不變，有雜質離子的濃度基本不變，有雜質離子Zn2+、Fe2+、Ni2+2、精煉銅、精煉銅陽極還包含陽極還包含Zn、Fe、Ni失電子，且比失電子，且比Cu先失電子先失電子電能轉化為化學能電解+-鐵片鐵片銅片銅片 電鍍液電鍍液(CuSO4溶液溶液)陰極：陰極： Cu2+ + 2e- = Cu （還原反應）（還原反應）陽極：陽極： Cu 2e- = Cu2+ （氧化反應）（氧化反應）特征特征被鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極被鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極陽極金屬與電解質溶液中的陽離子相同陽極金屬與電解質溶液中的陽離子相同電電鍍鍍液液CuSO4的濃度基本不變的濃度基本不變3、電鍍銅、電鍍銅電鍍的定義：電

18、鍍的定義：電鍍的意義：電鍍的意義：電能轉化為化學能電解 電解質溶液用惰性電極電解的示例電解質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變化變化溶液復原方法溶液復原方法物質類別物質類別實例實例僅溶劑僅溶劑水電解水電解 僅溶質僅溶質電解電解 溶質和溶質和溶劑同溶劑同時電解時電解 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陽極：陽極：4OH-4e-O2+2H2O陰極：陰極：4H+ + 4e- 2H2減小減小增大增大不變不變H2O陽極：陽極：2Cl- 2e-Cl2陰極：陰極：2H+2e- H2增大增大H

19、Cl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不變不變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不變不變HCl不活潑金屬的不活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽CuSO4陽極：陽極：4OH- 4e- O2+2H2O陰極：陰極：2Cu2+4e- 2Cu不變不變CuO電能轉化為化學能電解2.完成下列溶液的電極反應式和電解反應方程式。完成下列溶液的電極反應式和電解反應方程式。 (以石墨為電極電解以石墨為電極電解)鹽酸：鹽酸：硫酸溶液：硫酸溶液：NaOH溶液溶

20、液:NaCl溶液：溶液：CuSO4溶液：溶液：想一想電能轉化為化學能電解陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極： 2H+ + 2e- = H2 2HCl H2 + Cl2 通電 電解反應：電解反應：電能轉化為化學能電解陽極：陽極：4OH- - 4e- = 2H2O + O2陰極：陰極：4H+ + 4e- = 2H2電解反應：電解反應： 通電 2H2O 2H2 + O2電能轉化為化學能電解 通電 陽極：陽極：2Cl 2Cl - - ClCl2 2 +2e +2e- - 陰極：陰極：2H+ + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 電解反應：電解反應：電能轉化為化學能電解陽極：陽極：4OH- - 4e- = 2H2O + O2陰極：陰極：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 通電 電解反應：電解反應：2CuSO4 + 2H2O2Cu + 2H2SO4 + O2電能轉化為化學能電解3、以石墨作電極分別電解下列溶液，在陰、以石墨作電極分別電解下列溶液，在陰極不能得到氫氣的是（極不能得到氫氣的是（ ）A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl