公開課第二單元_電解池的工作原理及應用

1、選修四選修四 化學反應原理化學反應原理 18071807年年1010月月6 6日，戴維用了日，戴維用了250250對金屬板制成了當時最大的對金屬板制成了當時最大的 伏打電堆，以便產生強大的電流和極高的電壓。他在密閉伏打電堆，以便產生強大的電流和極高的電壓。他在密閉 的坩堝中電解潮濕的苛性鉀，終于得到了一種銀白色的金的坩堝中電解潮濕的苛性鉀，終于得到了一種銀白色的金 屬，命名為鉀。后來他又用這種方法制得了金屬鈉、鎂、屬，命名為鉀。后來他又用這種方法制得了金屬鈉、鎂、 鈣、鍶、鋇和非金屬元素硼和硅，成為化學史上發(fā)現(xiàn)新元鈣、鍶、鋇和非金屬元素硼和硅，成為化學史上發(fā)現(xiàn)新元 素最多的人。素最多的人。 科

2、學史話科學史話 選修四選修四 化學反應原理化學反應原理 第二單元第二單元 化學能與電能的轉化化學能與電能的轉化 專題專題1 化學反應與能量變化化學反應與能量變化 （1）理解電解的原理； （2）能夠準確判斷電解池的陰、陽兩極； （3）知道惰性材料做電極時，離子的放電順序以及 陰、陽極上產物的分析判斷； （4）初步掌握書寫兩極所發(fā)生的反應及電解的總化 學方程式；會判斷兩極所發(fā)生的是氧化反應， 還是還原反應。 學習目標 原電池：原電池：把把化學能化學能轉化為轉化為電能電能的裝置。的裝置。 電解池：電解池：把把電能電能轉化為轉化為化學能化學能的裝置。的裝置。 電解池相當于電解池相當于用電器用電器, ,

3、與直流電源兩極與直流電源兩極 相聯(lián)。相聯(lián)。 陰極陰極與電源負極相聯(lián)的電與電源負極相聯(lián)的電 極。極。 陽極陽極與電源正極相聯(lián)的電極與電源正極相聯(lián)的電極。 -+ 電離：電離：電解質在溶液或熔融狀態(tài)下離解為電解質在溶液或熔融狀態(tài)下離解為自由移動離子自由移動離子的過程。的過程。 回回 顧顧 與與 復復 習習 你知道嗎？你知道嗎？ 工業(yè)上分別以氯化鈉和氧化鋁為原料生產工業(yè)上分別以氯化鈉和氧化鋁為原料生產 金屬鈉和金屬鋁。金屬鈉和金屬鋁。 你知道工業(yè)生產中是如何實現(xiàn)此過程的嗎？你知道工業(yè)生產中是如何實現(xiàn)此過程的嗎？ 上述生產過程中發(fā)生了什么形式的能量轉化？上述生產過程中發(fā)生了什么形式的能量轉化？ P 18

4、 電電 解解 電能轉化為化學能電能轉化為化學能 右圖是電解熔融氯化鈉示意圖。右圖是電解熔融氯化鈉示意圖。 2 2通電后電極分別發(fā)生通電后電極分別發(fā)生 了什么反應了什么反應? ?請寫出兩電請寫出兩電 極上電極反應式。極上電極反應式。 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) 3 3請分析電解過程中電子的流向。請分析電解過程中電子的流向。 討論下列問題：討論下列問題： 1. 1.通電前和通電后通電前和通電后( (右右) )熔融氯化鈉中熔融氯化鈉中 NaNa+ +和和ClCl- -的運動有何差異的運動有何差異? ?請在右圖

5、中請在右圖中 用箭頭表示用箭頭表示NaNa+ +和和C1C1- -的運動情況：的運動情況： 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- - 離子定向移動：離子定向移動： 陰離子移向陽極，陰離子移向陽極， 陽離子移向陰極。陽離子移向陰極。 負極負極 陰極陰極 陽極陽極 正極正極 電子的流向：電子的流向： 在電解質溶液中，無電子流動只有陰陽離子的定向移動在電解質溶液中，無電子流動只有陰陽離子的定向移動 通電前通電前,Na,Na+ +、ClCl- - 在 在 _。 通電后通電后,Na,Na+ +向向_ 極移動，極移動，Cl

6、Cl- -向向_極移動。極移動。 電子從電源負極流向電子從電源負極流向_極極, ,電極反應為電極反應為 _ _,_ _,發(fā)生發(fā)生_反應。反應。 電子從電解池陽極流向電子從電解池陽極流向_極極, ,電極反應為電極反應為 _,_,發(fā)生發(fā)生_反應。反應。 總反應為總反應為_。 陰陰 自由移動自由移動 陽陽 陰陰 2NaCl 2Na +Cl2 通電 氧化氧化 還原還原 正正 2Na+ 2 e- =2Na 2Cl-2e-= Cl2 使使電流電流通過通過電解質溶液電解質溶液而在而在陰陽兩極陰陽兩極引起引起氧化還原氧化還原 反應反應的過程。的過程。 電解池電解池: : 把把電能電能轉化為轉化為化學能化學能的

7、裝置的裝置. . (1)(1)直流電源直流電源 (2)(2)與電源相連的與電源相連的兩個電極兩個電極： 接電源正極的為陽極，發(fā)生接電源正極的為陽極，發(fā)生氧化反應氧化反應 接電源負極的為陰極，發(fā)生接電源負極的為陰極，發(fā)生還原反應還原反應 (3)(3)電解質溶液或熔融電解質電解質溶液或熔融電解質 (4)(4)閉合回路閉合回路 電解電解: : 1：定義：定義P19 兩極只要求能導電兩極只要求能導電,活潑性是否活潑性是否 相同沒有必然關系相同沒有必然關系 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 硫酸硫酸 A B C D A B C D 例題例題1： 下列裝置中屬于原電池的是下列裝置中屬于原電池的是

8、（ ） 屬于電解池的是屬于電解池的是 （ ） B C D 怎樣區(qū)分原電池、電解池？怎樣區(qū)分原電池、電解池？ 原電池、電解池的區(qū)分關鍵看原電池、電解池的區(qū)分關鍵看是否有外接電源是否有外接電源 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中進行，電解質中進行， 也可以在電解質也可以在電解質溶液溶液中進行。中進行。 活動與探究活動與探究P19 陽極：陽極：有刺激性氣味的氣體生成，能使?jié)駶櫟牡矸塾写碳ば詺馕兜臍怏w生成，能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍。試紙變藍。 陰極：陰極：碳棒上有紅色的銅析出。碳棒上有紅色的銅析出。 活動與探究活動與探究P19 通電前：分析電解質溶液中的離子情況通電前：分析電解質溶

9、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： 陽極陽極 陰極陰極 陽離子陽離子：Cu2+H+ 陰離子陰離子：Cl-OH- Cu2+、H+ Cl-、OH- （4）判斷離子的放電順序：）判斷離子的放電順序： （2）判斷電極產物并書寫電極反應）判斷電極產物并書寫電極反應: （3）分析電解質溶液的變化情況：）分析電解質溶液的變化情況：氯化銅溶液濃度降低氯化銅溶液濃度降低 陰極：陰極：Cu2+ 2e-= Cu 陽極：陽極： 2Cl-2e-= Cl2 總反應：總反

10、應：CuCl2=Cu+Cl2 通電通電 電極產物的判斷及電極反應的書寫電極產物的判斷及電極反應的書寫 陰離子失電子能力（還原性）陰離子失電子能力（還原性）: （活潑金屬）活潑金屬） S2- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根含氧酸根F- 陽極（氧化反應，失電子）陽極（氧化反應，失電子）: 先看電極后看溶液先看電極后看溶液 (1)活性陽極（活性陽極（除金和鉑除金和鉑):活潑金屬優(yōu)先失電子活潑金屬優(yōu)先失電子 (2)惰性陽極惰性陽極(金金,鉑、石墨等鉑、石墨等):溶液中陰離子失去電子溶液中陰離子失去電子 2：離子：離子放電放電規(guī)律規(guī)律 陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫陰離子失去電子

11、或陽離子得到電子的過程叫放電放電 陽離子得電子能力（氧化性）陽離子得電子能力（氧化性）:與金屬活動性順序相反與金屬活動性順序相反 陰極（還原反應，得電子）：陰極（還原反應，得電子）：不論陰極是何種電極，不論陰極是何種電極， 陽離子總是優(yōu)先放電陽離子總是優(yōu)先放電 解題步驟：解題步驟： 1.寫出電離方程式寫出電離方程式 : NaCl(熔融熔融)=Na+Cl- 2.寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子：寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子： 陰極：陰極： Na+ 陽極：陽極：Cl- 3.寫出電極反應方程式：寫出電極反應方程式： 陰極：陰極：2Na+ 2e-= 2Na 陽極：陽極： 2Cl-2e-

12、= Cl2 總反應：總反應：2NaCl 2Na + Cl2 通電通電 舉例舉例1：電解熔融的：電解熔融的NaCl(陽極為惰性電極陽極為惰性電極)： 3：電極反應確定：電極反應確定： 舉例舉例2：電解氯化銅溶液：電解氯化銅溶液(陽極為惰性電極陽極為惰性電極)： 解題步驟：解題步驟： 1.寫出電離方程式：寫出電離方程式： CuCl2=Cu2+2Cl- H2O=H+OH- 2.寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子：寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子： 陰極：陰極： Cu2+ H+ 陽極：陽極：Cl- OH- 3.寫出電極反應方程式：寫出電極反應方程式： 陰極：陰極：Cu2+ 2e-= Cu 陽

13、極：陽極： 2Cl-2e-= Cl2 總反應：總反應：CuCl2=Cu+Cl2 通電通電 放電順序放電順序 舉例舉例3：電解：電解NaCl溶液溶液(陽極為惰性電極陽極為惰性電極)： 解題步驟：解題步驟： 1.寫出電離方程式：寫出電離方程式： NaCl=Na+Cl- H2O=H+OH- 2.寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子：寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子： 陰極：陰極： H+ Na+ 陽極：陽極：Cl- OH- 3.寫出電極反應方程式：寫出電極反應方程式： 陰極：陰極：2H+ 2e-= H2 陽極：陽極： 2Cl-2e-= Cl2 總反應：總反應：2NaCl+2H2O2NaOH+

14、Cl2 + H2 通電通電 放電順序放電順序 解題步驟：解題步驟： 1.寫出電離方程式寫出電離方程式 : CuSO4= Cu2+ +SO4 2- H2O=H+OH- 3.寫出電極反應方程式：寫出電極反應方程式： 2.寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子：寫出向陰、陽極移動的離子并確定放電離子： 陰極：陰極： Cu2+ H+ 陽極：陽極：OH- SO42- 練習：電解練習：電解CuSO4溶液溶液(陽極為惰性電極陽極為惰性電極) ： 陽極陽極 ： 4OH 4e 2H2O +O2 陰極：陰極： Cu2+ +4e Cu 總反應總反應:CuSO4 + 4H2O = Cu + H2SO4 +O2 電解

15、分析電解反應的一般思路分析電解反應的一般思路 溶液中存在的離子溶液中存在的離子 離子的移動方向及放電順序離子的移動方向及放電順序 判斷電解池的陰、陽極判斷電解池的陰、陽極 根據(jù)根據(jù)陽極被氧化，陰極被還原陽極被氧化，陰極被還原分析得出產物分析得出產物 課 堂 小 結 (中山模擬題.雙選)下圖所示裝置中，下圖所示裝置中，a、b都是惰性都是惰性 電極，通電一段時間后，電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。極附近溶液呈紅色。 下列說法正確的是下列說法正確的是 ( ) AX是正極，是正極，Y是負極是負極 BX是負極，是負極，Y是正極是正極 CCuSO4溶液的溶液的PH值逐漸減小值逐漸減小 DCuSO4溶液的溶液的PH值不變值不變 a X Y bPt Cu CuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液 AC 作業(yè)題作業(yè)題:指出電解下列各物質時指出電解下列各物質時,溶液中陰陽離子的溶液中陰陽離子的放電順放電順 序序(陽極為惰性電