化學電能轉化為化學能-電解件魯科選修

化學電能轉化為化學能——電解件魯科選修第1頁/共23頁一、電解原理（以電解氯化鈉為例）實驗：用惰性（石墨）和鐵電極電解熔融的氯化鈉現(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：有金屬鈉析出陰極Fe陽極石墨氯氣鈉熔融NaCl第2頁/共23頁電解熔融氯化鈉１.接通電源前、后，熔融氯化鈉中的Na+和Cl－各向哪個方向移動？

石墨電極鐵電極熔融氯化鈉Na+Cl-２.移到兩極表面的Na+和Cl-將發(fā)生什么變化？第3頁/共23頁實驗分析：通電前：分析熔融電解質中的離子情況

陽離子：Na+

陰離子：Cl-

做無規(guī)則運動通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：

陽極（接電源正極）

陰極（接電源負極）與電極材料無關

第4頁/共23頁2Na++2e-=2Na還原反應2Ｃl--2e-

=Cl2↑氧化反應（陽極）（陰極）(-)鐵電極(+)石墨電極熔融氯化鈉NaClCl石墨電極鐵電極2NaCl=2Na+Cl2↑通電Na

Cl2發(fā)生氧化反應的電極叫陽極發(fā)生還原反應的電極叫陰極第5頁/共23頁電解:使電流通過電解質溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程。電解池:

借助氧化還原反應，把電能轉化為化學能的裝置.

構成條件:

(1)外加直流電源

(2)與電源相連的兩個電極：

接電源正極的為陽極，發(fā)生氧化反應接電源負極的為陰極，發(fā)生還原反應

(3)電解質溶液或熔化的電解質

第6頁/共23頁＋－陰極陽極ｅ－陽離子陰離子得電子還原反應失電子氧化反應ｅ－電解原理：第7頁/共23頁電子的流向:

電子從外加電源的負極流出，流到電解池的陰極，再從陽極流回電源正極。（注：電子只在外電路定向移動，不能從溶液中移動）離子定向移動的方向:

陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動.惰性電極與活性電極：

惰性電極(鉑、金、石墨)：僅僅導電，不參與反應活性電極（除鉑、金外的金屬）：既可以導電、（做陽極時）則參與電極反應第8頁/共23頁電解過程不僅可以在熔融電解質中進行，也可以在電解質溶液中進行。以電解氯化銅溶液為例實驗：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溶液第9頁/共23頁實驗分析：通電前：分析電解質溶液中的離子情況

陽離子：H+、Cu2+

陰離子：OH-、Cl-

做無規(guī)則運動通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：

陽極（接電源正極）

陰極（接電源負極）與電極材料無關

第10頁/共23頁（3）判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應:

陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電

陽極：2Cl-→Cl2↑+

2e-氧化反應

陰極：Cu2++2e-→Cu還原反應

總式：（2）判斷離子的放電順序：

陽離子：Cu2+>H+

陰離子：Cl->OH-（4）分析電解質溶液的變化情況：氯化銅溶液濃度降低

CuCl2Cu+Cl2↑電解第11頁/共23頁離子放電順序：陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。

①活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。

②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42-(等含氧酸根離子）>F-Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+注：當離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生變化，相同時按H+,不同時按（H+）

無論是惰性電極還是活性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序是：陽極：陰極:第12頁/共23頁電解規(guī)律陰極陽極氯氣銅實例電極反應

濃度PH值復原CuCl2

陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=2Cu↓減小減小CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑電解第13頁/共23頁陽極陰極氧氣氫氣實例電極反應

濃度PH值復原Na2SO4

實例電極反應

濃度PH值復原Na2SO4

陽極:4OH-→4e-＋2H2O+O2

↑陰極:

4H++4e-→2H2↑變大不變

加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑

+O2↑電解第14頁/共23頁陽極陰極氯氣氫氣實例電極反應

濃度PH值復原NaCl

陽極:2Cl-→2e-＋Cl2↑陰極:2H++2e-→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑電解減小增大

加HClNaCl溶液第15頁/共23頁實例電極反應濃度PH值復原CuSO4陽極陰極氧氣銅陽極:4OH-→4e-＋2H2O+O2

↑陰極：Cu2++2e-→

Cu減小減小

加CuOCuSO4溶液

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4電解第16頁/共23頁電解規(guī)律（惰性電極）小結

陽極：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

ⅠⅡⅢⅣⅠ與Ⅲ區(qū)：電解本身型如CuCl2

、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型如Na2SO4、H2SO4

、NaOH陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+第17頁/共23頁

電解質溶液用惰性電極電解的示例：電解類型舉例電極反應溶液PH變化溶液復原方法物質類別實例僅溶劑水電解

僅溶質電解

溶質和溶劑同時電解

含氧酸H2SO4強堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無氧酸HCl陽極：4OH-→4e-＋O2+2H2O陰極：4H++4e-→2H2↑減小增大不變H2O陽極：2Cl-→

2e-＋Cl2↑陰極：2H++2e-→

H2↑增大HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極：2Cl-→

2e-＋Cl2↑陰極：Cu2++2e-→

Cu↓減少CuCl2活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極：2Cl-→

2e-＋Cl2↑陰極：2H++2e-→

H2↑增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽極：4OH-→

4e-

＋O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e-→

2Cu↓減小CuO第18頁/共23頁（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.寫出下列裝置的電極反應式，并判斷A、B、C溶液PH值的變化。鞏固練習第19頁/共23頁2.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關敘述正確的是

A.P是電源的正極B.F極上發(fā)生的反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C.電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B第20頁/共23頁3.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是A．X是正極，Y是負極B．X是負極，Y是正極C．CuSO4溶液的PH值逐漸減小D．CuSO4溶液的PH值不變

a

?XY?bPtCuCuSO4溶液NaCl和