高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學能--電解（第1課時）電解原理課件1 魯科版選修4-魯科版高二選修4化學課件

1、選修選修4第第1章第章第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學能能-電解第電解第1課時電解原理課時電解原理1第課時電解的原理學習目標：掌握電解、電解池概念掌握電解、電解池概念清晰地建立起電極反應的概念。清晰地建立起電極反應的概念。能正確地判斷電解池的陰極和陽極。能正確地判斷電解池的陰極和陽極。掌握一些常見離子的放電順序。掌握一些常見離子的放電順序。會正確地書寫電極反應。會正確地書寫電極反應。氧化還原反應氧化還原反應：在反應過程中有元素化合價變化變化的化 學反應。 實質(zhì)實質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移還原反應：還原反應：元素化合價 的反應，即 電子的反應 。 氧化反應氧化反應：元素化合價 的反應，即 電子的反

2、應 。電解質(zhì)電解質(zhì)：在水溶液里或熔融狀態(tài)下能導電導電的化合物。從概念看從概念看，電解質(zhì)導電的前提條件前提條件是 ： 。 即存在 的離子 。 升高升高失去失去 降低降低得到得到溶于水或受熱融化溶于水或受熱融化自由移動自由移動電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)導電的原因?qū)щ姷脑颍弘x子的 。 定向移動定向移動氯化鈉中存在 鍵。氯化鈉受熱熔化時該化學鍵 （是、否）被破壞。離子離子鈉和氯氣的反應鈉和氯氣的反應2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H(298K)=-822.3KJ.mol-1NaCl Na+Cl2熱化學方程式熱化學方程式:能量能量?一、電解原理一、電解原理交流研討交流研討1.熔融氯化鈉中存在哪

3、些離子？熔融氯化鈉中存在哪些離子？ 通電前，這些離子是如何運動的？通電前，這些離子是如何運動的？2.通電后，這些離子又是如何運動的？通電后，這些離子又是如何運動的？3.為什么會發(fā)生這樣的運動？為什么會發(fā)生這樣的運動？4.這些離子運動之后的結果又會發(fā)生怎樣這些離子運動之后的結果又會發(fā)生怎樣 的變化？的變化？Na+ 和和 Cl-無規(guī)則的自由移動無規(guī)則的自由移動發(fā)生定向移動發(fā)生定向移動實驗實驗1：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：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

4、) 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 Na+Cl-ClClClClNa+Na+ClClClClNa+Na+ClClClClNaNaCl2Cl2Na+、Cl無規(guī)則運動無規(guī)則運動Na+、Cl定向運動定向運動Na+、Cl發(fā)生電子得失發(fā)生電子得失陰陽兩極上陰陽兩極上生成生成Na、Cl2ee【實驗分析】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 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

5、正極正極相連的電極，失去電相連的電極，失去電子變成子變成Cl，發(fā)生，發(fā)生氧化氧化反應。反應。做無規(guī)則運動做無規(guī)則運動陽離子陽離子：Na+陰離子陰離子：Cl-1. 1.電解的定義電解的定義: : 使使電流電流通過通過電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶液液而在而在陰陽兩極陰陽兩極引起引起氧化還原反應氧化還原反應的過的過程。程。2.2.電解池的概念電解池的概念: : 借助借助氧化還原反氧化還原反應應，把，把電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學能化學能的裝置的裝置. .陽極陽極：陰極：陰極：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

6、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。 與電源與電源正極正極相連，相連，陰離子陰離子移向此極，移向此極，失去失去電子，發(fā)生電子，發(fā)生氧化反應氧化反應 與電源與電源負極負極相連，相連，陽離子陽離子移向此極，移向此極，得到得到電子，發(fā)生電子，發(fā)生還原反應還原反應4.電極名稱及電極反應式電極名稱及電極反應式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5.5.電極產(chǎn)物的判斷，電極反應的書寫電極產(chǎn)

7、物的判斷，電極反應的書寫陽極陽極：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反應氧化反應陰極陰極：2Na+ +2e- 2Na 還原反應還原反應 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守恒電子守恒H2OH+ + OH-2H2O = 2H2+O2通電通電思思 考考H2OH+OH-陰陰極極陽極陽極4OH-O2+2H2O+4e-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 電電 離離 電電 解解條條 件件過過 程程特特 點點聯(lián)聯(lián) 系系電解質(zhì)溶于水或電解質(zhì)溶于水或受

8、熱受熱 熔融狀態(tài)熔融狀態(tài)電解質(zhì)電離后再通電解質(zhì)電離后再通直流電直流電電解質(zhì)電離成為自電解質(zhì)電離成為自由移動的離子由移動的離子 陰陽離子定向移動，在兩極陰陽離子定向移動，在兩極上發(fā)生氧化還原反應上發(fā)生氧化還原反應。 通電只產(chǎn)生自由移動的只產(chǎn)生自由移動的離子離子發(fā)生了氧化還原反應發(fā)生了氧化還原反應產(chǎn)生了新物質(zhì)產(chǎn)生了新物質(zhì)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-實驗實驗2：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(xiàn)象：現(xiàn)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

9、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）電極電解氯化銅溶液通電前：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+得到電子變成得到電子變成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

10、+ 、H+陰離子陰離子：Cl- 、OH-【實驗分析】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 Cu+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(chǎn)物？思考：如何才能正確判斷出陰陽兩極的電極產(chǎn)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離子的放電順序離子的放電順序陰離子陰離子 ：陽離子陽離子 ： 與金屬活動順序相反。即與金屬活動順序相反。即K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+

11、 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+. 得得e能力依次能力依次增強增強活性電極活性電極陰離子。即：陰離子。即：失失e 能力依次能力依次減弱減弱Cu 、 Hg 、 Ag S2、I 、 Br 、 Cl 、OH （ NO3 、SO4 2 含氧酸根）含氧酸根）【知識支持知識支持】 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溶液溶液趁熱打鐵趁

12、熱打鐵觀察對比原電池和電解池，總結電解池的構成條件。陽極陰極CCCuCl2溶液-+正極 稀硫酸Zn Cu負極 陽極陰極CCCuCl2溶液- +構成電解池的條件（1）外接直流電源。（2）兩個固體電極材料插入電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)中。觀看電解氯化銅溶液的模擬，體會電解原理的內(nèi)容。 陽極陰極eCu2+ + 2e=Cu (還原反應)工作原理：2Cl-2e=Cl2 (氧化反應)(缺少電子)(富集大量電子)陰極：陽極：Cu2+、H+、Cl-、OHe-CCCuCl2溶液總反應： CuCl2 = Cu +Cl2通電陰極：陽極：Ag+Fe3+Cu2+H+（先于H+放電） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+

13、 濃度大時先于 H+放電 H+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 水中H+先放電金屬電極（除Pt、Au）S2-IBrClOH含氧酸根離子二、陰、陽離子放電的一般順序陽離子氧化性強的先得電子陰離子 還原性強的先失電子重點記憶：Ag+Cu2+H+ Mg2+Na+Ca2+K+水溶液中H+先得電子，Mg2+等不得電子。分析電解反應的一般思路：明確陰、陽極；溶液中存在哪些離子根據(jù)放電順序分析，得出產(chǎn)物陰陽兩極附近有哪些離子掌握過程方法，事半功倍喲！陽極材料：活性電極(除鉑、金以外的金屬)：惰性電極 (石墨、鉑、金)：電解質(zhì)導電的過程就是電解過程?；钚躁枠O先于陰離子放電；陰極不參與電解反應。陰離

14、子放電；陽極自身失電子。電解質(zhì)類型電解質(zhì)類型 實例實例電解對象電解對象電解類型電解類型最高價含氧酸最高價含氧酸強堿強堿最高價含氧酸強堿鹽最高價含氧酸強堿鹽無氧酸無氧酸 無氧酸不活潑金屬鹽無氧酸不活潑金屬鹽無氧酸活潑金屬鹽無氧酸活潑金屬鹽含氧酸不活潑金屬鹽含氧酸不活潑金屬鹽HNO3H2ONaOHH2ONaNO3H2O電解水型HClHClCuCl2CuCl2電解質(zhì)分解型NaCl溶質(zhì)和水放氫生堿AgNO3溶質(zhì)和水放氧生酸電解的類型（惰性電極）考點考點 1 電極反應式、電解總方程式的電極反應式、電解總方程式的書寫書寫 1.電極反應式的書寫電極反應式的書寫(1)判斷電解池的陰、陽極判斷電解池的陰、陽極:

15、根據(jù)外接電源的正負極判斷根據(jù)外接電源的正負極判斷:正極連接陽極正極連接陽極;負極連接陰極。負極連接陰極。根據(jù)電流方向判斷根據(jù)電流方向判斷:電流從正極流向陽極電流從正極流向陽極,從陰極流入負極。從陰極流入負極。根據(jù)離子流向判斷根據(jù)離子流向判斷: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。根據(jù)電極產(chǎn)物判斷根據(jù)電極產(chǎn)物判斷:電極溶解、逸出電極溶解、逸出O2(或極區(qū)變酸性或極區(qū)變酸性)或或Cl2陽極陽極;析出金屬、逸出析出金屬、逸出H2(或極區(qū)變堿或極區(qū)變堿性性)陰極。陰極。(2)分析電極產(chǎn)物分析電極產(chǎn)物:首先明確陽極材料和溶液中存在的所有離子首先明確陽極材料和溶液中存在的所有離子,

16、然后根據(jù)如下然后根據(jù)如下規(guī)律分析判斷規(guī)律分析判斷:(3)書寫電極反應式書寫電極反應式:注意電解質(zhì)溶液的環(huán)境。若電解質(zhì)溶液中的離子與電極產(chǎn)物發(fā)生反應注意電解質(zhì)溶液的環(huán)境。若電解質(zhì)溶液中的離子與電極產(chǎn)物發(fā)生反應,一一般也要把該離子寫進電極反應式。般也要把該離子寫進電極反應式。注意質(zhì)量守恒、電子守恒和電荷守恒。注意質(zhì)量守恒、電子守恒和電荷守恒。2.電解總方程式的書寫電解總方程式的書寫(1)必須在連接號上標明通電或電解。必須在連接號上標明通電或電解。(2)只是電解質(zhì)被電解只是電解質(zhì)被電解,電解化學方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)電解化學方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)物。如電解物。如電解CuCl2溶液溶液:CuC

17、l2 Cu+Cl2。 電解電解=(3)只有水被電解只有水被電解,只寫水及電解產(chǎn)物即可。如電只寫水及電解產(chǎn)物即可。如電解稀硫酸、電解解稀硫酸、電解NaOH溶液、電解溶液、電解Na2SO4溶液時溶液時,化學方程式化學方程式應寫為應寫為2H2O 2H2+O2。(4)電解質(zhì)、水同時被電解電解質(zhì)、水同時被電解,則都要寫進化學方程則都要寫進化學方程式。如電解飽和食鹽水式。如電解飽和食鹽水:2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH。通電通電同步練習1.電解可使非自發(fā)的氧化還原反應發(fā)生。( )分析：電解是通過外力作用使反應發(fā)生，通常不能自發(fā)進行的氧化還原反應。通電后可以進行反應。2.電解池中的陽極發(fā)生還

18、原反應。( )分析：在陽極，發(fā)生失電子的氧化反應。3.在電解質(zhì)溶液中，依靠電子的定向移動導電。( )分析：在電解質(zhì)溶液中，在通電的條件下通過陰陽離子定向移動來導電。4.金屬導體和電解質(zhì)溶液的導電原理是相同的。( )分析：導體依靠電子的定向移動導電，溶液靠陰陽離子的定向移動導電。5.氯堿工業(yè)指電解熔融氯化鈉來獲得堿金屬鈉及氯氣。( )分析：氯堿工業(yè)指電解飽和食鹽水來獲得氫氧化鈉及氯氣、氫氣。 6.如圖是電解如圖是電解CuCl2溶液的裝置，溶液的裝置，其中其中c、d為石墨電極，則下列有關判為石墨電極，則下列有關判斷正確的是斷正確的是 ()Aa為負極，為負極，b為正極為正極Ba為陽極，為陽極，b為陰極為陰極C電解過程中，電解過程中，d電極質(zhì)量增加電極質(zhì)量增加D電解過程中，氯離子濃度不變電解過程中，氯離子濃度不變C 解析電流從電源的正極流出，故電流從電源的正極流出，故a為正極，為正極，b為負極；為負極；c為陽極，為陽極， d為陰極。電解時，因為陰極。電解時，因Cu2移向陰極移向陰極d，在陰，在陰極放電逸出極放電逸出Cu，故，故d電極質(zhì)量增加；電極質(zhì)量增加；Cl移向陽極移向陽極c，在，在陽極放電逸出陽極