電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解

第一講電解的原理第二節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解

學(xué)習(xí)目標(biāo)：通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，使學(xué)生掌握電解、電解池的概念，清晰的建立起電極反應(yīng)的概念并能夠正確地判斷陰極和陽極。學(xué)習(xí)重點：對電解原理的理解、電極反應(yīng)式的書寫復(fù)習(xí):1、電解質(zhì)是指在_____________能夠?qū)щ姷幕衔铩?、電離是指電解質(zhì)在_________或__________

狀態(tài)下離解成____________的過程。3、原電池是_____________的裝置。4、構(gòu)成原電池的條件:

水溶液或熔融狀態(tài)下溶于水熔融自由移動離子把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能⑴兩個電極⑵電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)⑶形成閉合回路⑷自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)聯(lián)想·質(zhì)疑金屬鈉與氯氣在常溫下就可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化鈉，同時放出大量的熱。2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822.3KJ/mol寫出NaCl固體在常溫下分解生成固體Na和Cl2的熱化學(xué)方程式。2NaCl(s)=2Na(s)+Cl2(g)△H=822.3KJ/mol通常通過提供電能使上述反應(yīng)發(fā)生。鈉的化學(xué)性質(zhì)很活潑，這給鈉的制取帶來一定的困難，目前，世界上金屬鈉的生產(chǎn)多數(shù)采用電解熔融氯化鈉的方法。電解熔融氯化鈉制鈉交流與研討：1、通電前熔融的NaCl中有哪些微粒？如何運動？2、通電后a.外電路電子如何運動？b.熔融的NaCl中Na+與Cl+如何運動？c.移動到兩電極表面的Na+與Cl+將發(fā)生什么反應(yīng)？Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Cl-Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+e-e-Na+Cl-I通電后(1)實驗分析：Na+Cl-分析熔融電解質(zhì)中的離子情況通電前：陽離子：陰離子：做無規(guī)則運動通電后：(直流電)Na+向與直流電源負極相連的電極移動Cl-向與直流電源正極相連的電極移動做定向運動

電解:讓直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)，從而在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)（陽極）和還原反應(yīng)（陰極）的過程。

電解池:借助氧化還原反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.1、定義一、電解原理

在電場的作用下，熔融的氯化鈉中Na+和Cl-分別移向與電源的負極和正極相連的電極。發(fā)生的變化：與負極相連的電極表面：Na++e-→

Na

與正極相連的電極表面：2Cl-→Cl2+2e-

總反應(yīng)：2NaCl2Na+Cl2↑通電電極產(chǎn)物的判斷，電極反應(yīng)的書寫陽極：2Cl-→Cl2↑+2e-

氧化反應(yīng)陰極：2Na++2e-→2Na還原反應(yīng)電極反應(yīng)：電極上進行的半反應(yīng)。2NaCl2Na+Cl2↑通電總反應(yīng)式：注意：書寫電極反應(yīng)式一定要遵守電子得失守恒

陽極：與電源正極相連，陰離子移向此極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：與電源負極相連，陽離子移向此極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)＋－陰極

陽極ｅ－陽離子陰離子得電子還原反應(yīng)失電子氧化反應(yīng)ｅ－電解池中陰、陽兩極的判斷規(guī)則陰極：發(fā)生還原反應(yīng)的電極與電源“-”相連的電極得到電子的電極陽離子移向的電極陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極與電源“+”相連的電極失去電子的電極陰離子移向的電極

形成電解池的條件CC融融狀態(tài)NaCl（2）與電源相連的兩個電極（3）電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)（4）形成閉合回路（1）外加直流電源e－陰極e－陽極說明：1、惰性電極：用石墨、鉑等材料做的電極，一般通電條件下不發(fā)生反應(yīng)；2、活性電極：用鐵、鋅、銅等還原性較強金屬做的電極，活性電極作陽極時，優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)。下列說法正確的是()①電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能；

②電解是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能；③電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化；④任何電解過程，必將導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生；

①③④【隨堂練習(xí)】【學(xué)以致用】下列說法正確的是：（）A原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)；B電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)；C電解池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置；D電解池中陰離子移向陰極；B分析下圖，屬于電解池的有③⑥【練習(xí)】【應(yīng)用探究】分析下圖，哪些是電解池？②①③塑料棒酒精④⑤⑥CuCl2(④⑤)課堂小結(jié)5.電離與電解的區(qū)別與聯(lián)系3.正極---陽極---氧化反應(yīng)負極---陰極---還原反應(yīng)1.電解---在直流電的作用下,電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程4.電解池---將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置2.電極反應(yīng)---半反應(yīng)陰離子陽離子

電離

電解條件過程特點聯(lián)系電解質(zhì)溶于水或受熱熔融狀態(tài)電解質(zhì)電離后再通直流電電解質(zhì)解離成為自由移動的離子

陰陽離子定向移動，在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。通電只產(chǎn)生自由移動的離子發(fā)生了氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生了新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上例2NaCl=2Na+Cl2↑例NaCl=Na++Cl-電解池能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極

發(fā)生還原反應(yīng)的電極

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能陽極（接電源正極）陰極（接電源負極）陰離子向陽極遷移陽離子向陰極遷移原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能負極正極陰離子向負極遷移陽離子向正極遷移相同點(從原理分析)都是氧化還原反應(yīng)原電池與電解池的對比第二電解原理的應(yīng)用第二節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能—電解以石墨為電極電解氯化銅溶液電解池中裝有氯化銅溶液，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，觀察電解池內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化?；顒优c探究:電解氯化銅溶液微觀模擬實驗：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象：

陽極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍（Cl2)

陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出陰極陽極氯氣銅CuCl2溶液(1)寫出以碳棒作電極電解氯化銅溶液的電極反應(yīng)式陰極：Cu2++2e－＝Cu電極反應(yīng)的書寫：陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑CC總反應(yīng)：CuCl2Cu+Cl2↑通電實驗總結(jié)1、并不是所有離子都能在電極上發(fā)生反應(yīng)2、電極反應(yīng)發(fā)生時，電極附近溶液組成發(fā)生變化3、哪種離子先放電和離子的氧化性或還原性相對強弱有關(guān)電解池兩電極區(qū)放電順序表：陰離子：陽離子：與金屬活動順序相反。即K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+

Sn2+、Pb2+

(H+)Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+.得電子能力依次增強活性電極﹥陰離子。即：失電子能力依次減弱活性金屬（Pt、Au除外）﹥S2－、I－、Br－、Cl－、OH－﹥

（NO3

－、SO4

2－等其它含氧酸根）﹥F

－

若陽極是金屬(金屬活動順序表Pt之前)，溶液中的陰離子一律不放電，而是電極材料失電子。若陽極是惰性(Pt、Au、石墨)，則溶液中陰離子放電。分析電解反應(yīng)的一般思路：明確電極材料和溶液中存在哪些離子根據(jù)離子放電順序和陽極氧化，陰極還原的特點分析得出產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式分析陰陽兩極附近有哪些離子

實例電極反應(yīng)濃度變化如何復(fù)原

氯化鈉溶液陽極:2Cl-→2e-＋Cl2↑陰極:2H++2e-→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小

加HCl陽極陰極氯氣氫氣NaCl溶液二、電解原理的應(yīng)用1、惰性電極電解飽和食鹽水完成下列溶液的電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)方程式。

(以石墨為電極電解)鹽酸：硫酸溶液：氫氧化鈉溶液:NaCl溶液：CuSO4溶液：想一想思考：思考用惰性電極電解下列溶液可以得到什么產(chǎn)物？寫出陰陽兩極的電極反應(yīng)。電解液溶質(zhì)陰極產(chǎn)物陽極產(chǎn)物剩余溶液相當(dāng)于電解什么HClNaOHCuSO4NaClH2Cl2H2OHClH2O2NaOHH2OCuO2H2SO4CuOH2Cl2NaOHHCl二、電解規(guī)律的討論：(用惰性電極電解時)C或PtC或Pt⑴、電解含氧酸、強堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液時，實質(zhì)上是電解水。如電解H2SO4、HNO3NaOH、Na2SO4等溶液時其電極反應(yīng)式為：陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：4H++4e－＝2H2↑總反應(yīng)：2H2O＝＝O2↑+2H2↑電解電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的水即可。⑵、電解無氧酸溶液(氫氟酸除外)、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液時，實質(zhì)上是電解質(zhì)本身被電解。如：電解鹽酸、CuCl2溶液等時電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)。陽極：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極：2H++2e－＝H2↑

總反應(yīng)：2HCl＝＝Cl2↑+H2↑電解電解鹽酸⑶、電解不活潑金屬的含氧酸鹽時，電解質(zhì)和水都有一部分被電解，如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：2Cu2++4e－＝2Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O＝2Cu+O2↑+2H2SO4

電解電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液:⑷、電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液時，電解質(zhì)和水都有一部分被電解，如電解NaCl溶液等。電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl。陽極(C)：2Cl－－2e－＝Cl2↑陰極(C)：2H++2e－＝H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑電解電解類型舉例電極反應(yīng)溶液pH變化

溶液復(fù)原方法

物質(zhì)類別

實例水電解含氧酸H2SO4

強堿NaOH

活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4

溶質(zhì)電解無氧酸HCl

不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2

溶質(zhì)和水同時電解活潑金屬的無氧酸鹽NaCl

不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4

3.電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的規(guī)律小結(jié)：

陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：4H++4e—=2H2↑

陽極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：4H++4e—=2H2↑陽極2Cl—-2e-

=Cl2↑陰極：Cu2++2e—=Cu陽極2Cl—-2e—=Cl2↑陰極：2H2O+2e—=H2↑+2OH-陽極：4OH—-4e—=O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e—=2Cu減小增大不變增大增大減小H2OHClCuCl2

HClCuO電解水型！電解電解質(zhì)型！放氧生酸型！放氫生堿型！幾乎不變+-純銅粗銅

電解液(CuSO4溶液)陰極：Cu2++2e-==Cu（還原反應(yīng)）陽極：Cu—2e-==Cu2+（氧化反應(yīng)）特征純銅作陰極，粗銅作陽極陽極主要金屬與電解質(zhì)中的陽離子相同電解液CuSO4的濃度基本不變，有雜質(zhì)離子Zn2+、Fe2+、Ni2+2、精煉銅陽極還包含Zn、Fe、Ni失電子，且比Cu先失電子銅的電解精煉粗銅含雜質(zhì)(ZnAgAu等)陽極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-

=Cu2+

ZnCuAgAu陰極Cu2++2e-

=Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？略微減小+-鐵片銅片

電鍍液(CuSO4溶液)陰極：Cu2++2e-==Cu（還原反應(yīng)）陽極：Cu—2e-==Cu2+（氧化反應(yīng)）特征被鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同電鍍液CuSO4的濃度基本不變3、電鍍銅金屬的防護金屬腐蝕的快慢程度：電解池的陽極>原電池的負極>化學(xué)腐蝕>原電池的正極>電解池的陰極（3）原電池的正極和電解池的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)（）（2）電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過程就是電解過程(）1、判斷（1）電解、電離均需要通電才能實現(xiàn)（）√××鞏固提高：1、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（）A.Na2SO4B.AgNO3C.NaClD.NaOHB練習(xí)？Cu+H2SO4CuSO4+H2↑1、寫出電極反應(yīng)式Cu（Ⅰ）

。Cu（Ⅱ）

。2、寫出直流電源的電極名稱a:

,b:

.2H＋＋2e-＝H2↑Cu-2e-＝Cu2+Cu＋H2SO4CuSO4＋H2電解負極正極直流電源Cu（Ⅰ）Cu（Ⅱ）ab稀硫酸溶液2、在浸泡過碘化鉀溶液和淀粉溶液的濾紙上，接上電源（如圖）。通電后，發(fā)現(xiàn)在A處出現(xiàn)藍色。（1）請寫出A、B處的電極方程式和寫出總反應(yīng)A、

，B、

，

總反應(yīng)：

。（2）若有0.02mol電子流入電源正極，理論上可產(chǎn)生

molH2。AB+—2I--

2e-=I22H++2e-=H2↑2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑電解0.013、在銅的精煉過程中，下列說法錯誤的是（）A、陽極是粗銅，其中的鋅、銀等雜質(zhì)均失電子被氧化B、陰極上首先析出銅C、粗銅不斷溶解D、電解溶液為硫酸酸化的硫酸銅溶液A4、將分別盛有熔融KCl、MgCl2、Al2O3的三個電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時間后，析出K、Mg、Al的物質(zhì)的量之比為（）A、1:2:3B、3:2:1C、6:3:1D、6:3:2D5.電解熔融的氧化鋁可制得金屬鋁.試寫出電極反應(yīng)和總的反應(yīng)方程式。陽極6O2-→3O2↑+12e-陰極4Al3++12e-

→4Al電極總反應(yīng)2Al2O34Al+3O2↑＝通電提示：氧化鋁在熔融狀態(tài)下以O(shè)2-和Al3+的形式存在6、用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的狀態(tài)。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為()

A.0.1molB.0.2molC.0.3molD.0.4mol電解過程中不僅硫酸銅被電解，而且有水被電解D電解過程中有0.1mol的硫酸銅和0.1mol的水被電解

7：某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3:1。用石墨做電極電解該混合溶液時，根據(jù)電極產(chǎn)物，可明顯分為三個階段。下列敘述不正確的是()A.陰極自始至終只析出H2

B.陽極先析出Cl2，后析出O2C.電解最后階段為電解水D.溶液pH不斷增大，最后為7D8：用兩支惰性電極插入50mLAgNO3溶液中，通電電解。當(dāng)電解液的PH值從6.0變?yōu)?.0時(設(shè)電解時陰極沒有氫氣析出，且電解液在電解前