高中化學(xué) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能－電解池課件 新人教版選修4

1、電解池的工作原理電解池的工作原理 原電池原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。置。v電解池電解池（電解槽）（電解槽）：把電能轉(zhuǎn)化為把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置?；瘜W(xué)能的裝置。復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧在回憶工業(yè)上生產(chǎn)鋁和鈉的方法？在回憶工業(yè)上生產(chǎn)鋁和鈉的方法？鈉的制備鈉的制備鈉的化學(xué)性質(zhì)很活鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，這給鈉的制取潑，這給鈉的制取帶來一定的困難，帶來一定的困難，目前，世界上金屬目前，世界上金屬鈉的生產(chǎn)多數(shù)采用鈉的生產(chǎn)多數(shù)采用電解熔融氯化鈉的電解熔融氯化鈉的方法方法。電解法制鈉用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽極陽極：有氣泡，有：有氣

2、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) 陰極陰極：有金屬鈉析出：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 分析：分析：通電前：通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 陽離子陽離子： 陰離子陰離子： 做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動通電后：通電后：（直流電）（直流電） （1）確定電極名稱：）確定電極名稱： 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） 與電極材料無關(guān)與電極材料無關(guān) Na+Cl- 通電前通電前, Na, Na+ + Cl Cl- - 在在 _運動。運動。 通電后

3、通電后, Na, Na+ +向向_ _ 極極( (與電源與電源_相連相連) )移動，移動，ClCl- -向向_極極( (與電源與電源_相連相連) )移動。移動。電子從電源負極流向電子從電源負極流向_極極, ,電極反電極反應(yīng)為應(yīng)為_,_,發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)。反應(yīng)。電子從電解池陽極流向電子從電解池陽極流向_極極, ,電極反電極反應(yīng)為應(yīng)為_,_,發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)。反應(yīng)?？偡磻?yīng)為總反應(yīng)為_。 陰陰無規(guī)則自由無規(guī)則自由負極負極陽陽正極正極電解池陰電解池陰2NaCl 2Na +Cl2 通電 氧化氧化還原還原電源正電源正2Na+ 2e- = 2Na2Cl -2e-=Cl2 電解：電解：在在直流電直流電的作用下，在

4、兩電的作用下，在兩電極上分別發(fā)生極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)和和還原反應(yīng)還原反應(yīng)的過程叫做電解。的過程叫做電解。下面以石墨為電極電解氯化銅溶液為例來分析。這是電解熔融鹽的情況。這是電解熔融鹽的情況。電解電解質(zhì)溶液又會發(fā)生什么反應(yīng)呢？電解電解質(zhì)溶液又會發(fā)生什么反應(yīng)呢？電解氯化銅溶液電解氯化銅溶液實驗現(xiàn)象及結(jié)論：實驗現(xiàn)象及結(jié)論：與電源負極相連的碳棒有一層紅色的與電源負極相連的碳棒有一層紅色的銅生成。銅生成。發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng) 陰極陰極。與電源正極相連的碳棒上有氣泡產(chǎn)生，經(jīng)檢驗，是與電源正極相連的碳棒上有氣泡產(chǎn)生，經(jīng)檢驗，是氯氣。氯氣。發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng) 陽極陽極。反應(yīng)式反應(yīng)式：CuCl

5、2 Cu + Cl2 通電 CCCuCl2溶液溶液CuCl2陰極陰極陽極陽極整個裝置就是電解池。整個裝置就是電解池。分析：分析：通電前通電前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl， Cu2+、Cl為自由移動的離子；為自由移動的離子；通電后通電后：Cu2+移向陰極得到電子，移向陰極得到電子， Cl移向陽極失去電子；移向陽極失去電子；電極反應(yīng)：電極反應(yīng)：陽極陽極：2Cl 2e = Cl2（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）陰極陰極：Cu2+ 2e = Cu（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：CuCl2 Cu + Cl2通電通電Cl-Cu2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-通電前通電前Cu

6、2+Cu2+Cu2+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- 陰極陽極通電后通電后 電解電解:CuCl2 Cu+Cl2 2Cl-2 e- =Cl2陰離子移向陰離子移向陽離子移向陽離子移向電子流向電子流向陽極陽極陰極陰極CuCl2溶液溶液e-e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)通電通電Cu2+ 2e-=2Cu原理分析原理分析以石墨為電極電解飽和食鹽水陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極：2H+ + 2e- = H2 2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 通電 已知其電解反應(yīng)為：已知其電解反應(yīng)為：請根據(jù)方程式分析哪些離子在電極上發(fā)生反應(yīng)。請根據(jù)方程式分析哪些離子在電極上

7、發(fā)生反應(yīng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，用陽離子交換膜將陰極區(qū)與陽在工業(yè)生產(chǎn)中，用陽離子交換膜將陰極區(qū)與陽極區(qū)隔開，使陰極區(qū)的極區(qū)隔開，使陰極區(qū)的OH-不能進入陽極區(qū)，為什不能進入陽極區(qū)，為什么要這么做？么要這么做？Cl 在陽極失電子生成在陽極失電子生成Cl2， OH-進入陽極區(qū)會與進入陽極區(qū)會與Cl2反應(yīng)，既減少反應(yīng)，既減少Cl2的產(chǎn)量，又會生成的產(chǎn)量，又會生成NaClO,使使產(chǎn)品不純且干擾電解。產(chǎn)品不純且干擾電解。分析電解反應(yīng)的一般思路：分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子明確溶液中存在哪些離子根據(jù)根據(jù)陽極氧化陽極氧化，陰極還原陰極還原分析得出產(chǎn)物分析得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子陰陽兩極附近有

8、哪些離子為何當(dāng)一個電極存在多種可能的放電為何當(dāng)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？放電能力與什么因素有關(guān)？關(guān)？思考：思考：陰極陰極： _電子，發(fā)生電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子反應(yīng)，離子_越強，反應(yīng)越容易。越強，反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：常見陽離子放電順序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+陽極陽極：_電子，發(fā)生電子，發(fā)生_反應(yīng)，離子反應(yīng)，離子_越強，反應(yīng)越容易。越強，反應(yīng)越容易。當(dāng)陽極為惰性電極當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金石墨、鉑、金)時時,常見常見陰離子放

9、電順序：陰離子放電順序：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-得得還原還原氧化性氧化性失失氧化氧化還原性還原性想一想想一想：以以銅為陽極銅為陽極, ,鐵為陰極鐵為陰極, ,電解電解氯化銅溶液，情況又如何？氯化銅溶液，情況又如何？電解池電解池能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方離子的遷移方向向發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極的電極 發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)的電極的電極 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能陽極（接電源正極）陽極（接電源正極）陰極（接電源負極）陰極（接電源負極）陰離子向陽極遷移陰離子向陽極遷移陽離子向陰極遷移陽離子向陰極遷移原電池原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能負極負

10、極正極正極陰離子向負極遷移陰離子向負極遷移陽離子向正極遷移陽離子向正極遷移相同點相同點(從原理分析從原理分析)都是氧化還原反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)練習(xí)：練習(xí)：完成下列溶液的電極反應(yīng)。完成下列溶液的電極反應(yīng)。 (以石墨為電極電解以石墨為電極電解)硫酸溶液硫酸溶液：鹽酸鹽酸：NaOH溶液溶液:CuBr2溶液：溶液：KCl溶液：溶液：CuSO4溶液：溶液：Na2SO4溶液：溶液：再再 見！見！陰極陰極： 得得電子，發(fā)生電子，發(fā)生還原還原反應(yīng)，離子反應(yīng)，離子氧化性氧化性越強，越強，反應(yīng)越容易。反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：常見陽離子放電順序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+ Al3+Mg2+N

11、a+陽極陽極：失失電子，發(fā)生電子，發(fā)生氧化氧化反應(yīng)，離子反應(yīng)，離子還原性還原性越強，越強，反應(yīng)越容易。反應(yīng)越容易。當(dāng)陽極為惰性電極當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金石墨、鉑、金)時時,常見陰離子常見陰離子放電順序：放電順序：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-當(dāng)陽極為金屬電極當(dāng)陽極為金屬電極(除鉑、金除鉑、金)時，時，金屬電極金屬電極優(yōu)先放電。優(yōu)先放電。陽極：陽極：4OH- - 4e- = 2H2O + O2陰極：陰極：4H+ + 4e- = 2H2總反應(yīng)：總反應(yīng)： 通電 2H2O 2H2 + O2陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極： 2H+ + 2e

12、- = H2 2HCl H2 + Cl2 通電 總反應(yīng)：總反應(yīng)：陽極：陽極：Cu 2e- = Cu 2+陰極：陰極：Cu 2+ + 2e- = Cu（2）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng)）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng): 陽離子移向陰極，陰離子移向陽極陽離子移向陰極，陰離子移向陽極 陽極陽極：2Cl- _2e- Cl2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 陰極陰極：2Na+ +2e-2Na 還原反應(yīng)還原反應(yīng)總式：總式： 2NaCl 2Na+Cl2 通電總結(jié) 電解水型電解水型：含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽：含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽（如（如NaOH、H2SO4、K2SO4）的電解）的電解 電解電解質(zhì)型電解電解質(zhì)型：無氧酸、不活潑的無氧酸鹽（如：無氧酸、不活潑的無氧酸鹽（如HCl