【步步高】2014-2015学年高中化学 1.2《电能转化为化学能—电解》1同课异构课件 鲁科版选修4.ppt

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1、第第2 2节节 电能转化为化学能电能转化为化学能电解电解第第1 1章章 化学反应与能量转化化学反应与能量转化氧化还原反应氧化还原反应：在反应过程中有元素化合价变化变化的化 学反应。实质实质：电子转移电子转移还原反应：还原反应：元素化合价 的反应，即 电子的反应。氧化反应氧化反应：元素化合价 的反应，即 电子的反应 。电解质电解质：在水溶液里或熔融状态下能导电导电的化合物。从概念看从概念看，电解质导电的前提条件前提条件是 ：。即存在 的离子。升高升高失去失去 降低降低得到得到溶于水或受热融化溶于水或受热融化自由移动自由移动电解质溶液或熔融电解质导电的原因导电的原因：离子的 。定向移动定向移动氯化

2、钠中存在 键。氯化钠受热熔化时该化学键 （是、否）被破坏。离子离子钠和氯气的反应钠和氯气的反应2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H(298K)=-822.3KJ.mol-1NaCl Na+Cl2想一想想一想热化学方程式热化学方程式:能量能量?一、电解原理一、电解原理交流研讨交流研讨1、熔融氯化钠中存在哪些离子？、熔融氯化钠中存在哪些离子？通电前，这些离子是如何运动的？通电前，这些离子是如何运动的？2、通电后，这些离子又是如何运动的？、通电后，这些离子又是如何运动的？3、为什么会发生这样的运动？、为什么会发生这样的运动？4、这些离子运动之后的结果又会发生怎样、这些离子运动之后的结果又会

3、发生怎样 的变化？的变化？Na+和和 Cl-无规则的自由移动无规则的自由移动发生定向移动发生定向移动实验实验1：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：现象：阳极：有气泡，有阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使刺激性气味，并能使 湿润的湿润的KI-淀淀 粉试纸粉试纸变蓝（变蓝（Cl2)阴极：有金属钠析出阴极：有金属钠析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl Na+Cl-ClClClClNa+Na+ClClClClNa+Na+ClClClClNaNaCl2Cl2熔融氯化钠的微观反应过程熔融氯化钠的微观反应过程Na+、Cl无规则运动无规则运动Na+、Cl定向

4、运动定向运动Na+、Cl发生电子得失发生电子得失阴阳两极上阴阳两极上生成生成Na、Cl2ee【实验分析】通电前：通电前：分析熔融电解质中的离子情况分析熔融电解质中的离子情况 通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）Na+移向与电源移向与电源负极负极相连的电极，得到相连的电极，得到电子变成电子变成Na，发生，发生还原还原反应。反应。Cl-移向与电源移向与电源正极正极相连的电极，失去电相连的电极，失去电子变成子变成Cl，发生，发生氧化氧化反应。反应。做无规则运动做无规则运动阳离子阳离子：Na+阴离子阴离子：Cl-1.1.电解的定义电解的定义:使使电流电流通过通过电解质溶电解质溶液液而在而在阴阳

5、两极阴阳两极引起引起氧化还原反应氧化还原反应的过的过程。程。2.2.电解池的概念电解池的概念:借助借助氧化还原反应氧化还原反应，把把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置的装置.3.构成条件构成条件(1)外加直流电源外加直流电源(2)与电源相连的两个电极与电源相连的两个电极(3)电解质溶液或熔化的电解质电解质溶液或熔化的电解质（4）用导线连接形成闭合回路）用导线连接形成闭合回路 分析下图，属于电解池的有分析下图，属于电解池的有【巩固练习巩固练习】阳极阳极：阴极：阴极：说明：说明：1 1、惰性电极：用、惰性电极：用石墨、金、铂石墨、金、铂等材料等材料 做的电极，做的电极，一般通电条件下不发生反应

6、一般通电条件下不发生反应；2 2、活性电极：用、活性电极：用铁、锌、铜铁、锌、铜等还原性等还原性 较强金属做的电极，较强金属做的电极，活性电极作阳极时，活性电极作阳极时，优先发生氧化反应。优先发生氧化反应。与电源与电源正极正极相连，相连，阴离子阴离子移向此极，移向此极，失去失去电子，发生电子，发生氧化反应氧化反应 与电源与电源负极负极相连，相连，阳离子阳离子移向此极，移向此极，得到得到电子，发生电子，发生还原反应还原反应4.电极名称及电极反应式电极名称及电极反应式阴极阴极阳极阳极阳离子阳离子阴离子阴离子得得电电子子还还原原反反应应失失电电子子氧氧化化反反应应5.5.电极产物的判断，电极反应的书

7、写电极产物的判断，电极反应的书写阳极阳极：2Cl-Cl2+2e-氧化反应氧化反应阴极阴极：2Na+2e-2Na 还原反应还原反应 2NaCl 2Na+Cl2 通电通电总反应式总反应式：注意注意：书写电极反应式一定要遵守：书写电极反应式一定要遵守电子守恒电子守恒实验实验2：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：现象：阳极：有气泡，有阳极：有气泡，有 刺激性气味，并能使刺激性气味，并能使 湿润的湿润的KI-淀淀 粉试纸粉试纸 变蓝（变蓝（Cl2)阴极：碳棒上有一层阴极：碳棒上有一层 红色的铜析出红色的铜析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuCl2溶液溶液实验：用惰性（

8、石墨）电极电解氯化铜溶液实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液【实验分析】通电前：通电前：分析氯化铜溶液中的离子情况分析氯化铜溶液中的离子情况 通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）Cu2+、H+移向阴极，移向阴极，Cu2+得到电子变成得到电子变成Cu，发生，发生还原还原反应。反应。Cl-、OH-移向阳极，移向阳极，Cl-失去电子变成失去电子变成Cl2，发生，发生氧化氧化反应。反应。做无规则运动做无规则运动阳离子阳离子：Cu2+、H+阴离子阴离子：Cl-、OH-电极反应式：电极反应式：阳极阳极：2Cl-Cl2+2e-氧化反应氧化反应阴极阴极：Cu2+2e-Cu 还原反应还原反应 CuCl

9、 2 Cu+Cl2 通电通电总反应式总反应式：思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？了解阴、阳离子了解阴、阳离子得、失得、失电子能力的相对强弱电子能力的相对强弱离子的放电顺序离子的放电顺序阴离子阴离子：阳离子阳离子：与金属活动顺序相反。即与金属活动顺序相反。即K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+Sn2+、Pb2+(H+)Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+.得得e能力依次能力依次增强增强活性电极活性电极 阴离子。即：阴离子。即：失失e 能力依次能力依次减弱减弱Cu、Hg、Ag S2、I 、Br、Cl、OH （NO3、S

10、O4 2 含氧酸根）含氧酸根）【知识支持知识支持】实例实例电极反应电极反应浓度浓度变化变化如何如何复原复原 氯化钠溶液氯化钠溶液阳极阳极:2Cl-2e-Cl 2阴极阴极:2H+2e-H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 电解电解减减 小小 加加HCl阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气NaCl溶液溶液趁热打铁趁热打铁自我小结：自我小结：1、学习了电解原理、电解池、阴极、阳、学习了电解原理、电解池、阴极、阳极、电极反应等基本概念。极、电极反应等基本概念。2、学习了电极反应的书写方法和离子的、学习了电极反应的书写方法和离子的放电顺序以及电极产物的判断方法。放电顺序以及电极产物的判断方

11、法。1.下列说法正确的是下列说法正确的是()电解是把电能转变成化学能；电解是把电能转变成化学能；电解是化学能转变成电能；电解是化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化；电解质溶液导电是化学变化；任何电解过程，必将导致氧化还原任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；反应的发生；【随堂练习】2.电解熔融的氧化解熔融的氧化铝可制得金属可制得金属铝.试写出写出电极反极反应和和总的反的反应方程式方程式。阳极阳极 6O2-3O2+12e-阴极阴极 4Al3+12e-4Al电极极总反反应 2Al2O3 4Al+3O2 通电通电提示：氧化铝在熔融状态下以提示：氧化铝在熔融状态下以O2-和和Al3+的形式存

12、在的形式存在3、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（极不能得到氢气的是（）A.Na2SO4 B.AgNO3 C.NaCl D.NaOHB 1 1.在在NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl电离出电离出 ，H H2 2O O电离出电离出 。通电后，在电场的作用下，通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阴极移动，向阳极移动。向阳极移动。在阳极，由于在阳极，由于 容易失去电子，被氧化生成容易失去电子，被氧化生成 。阳极方程式：阳极方程式：;2.2.在阴极，由于在阴极，由于 容易得到电子被还原生成容易得到电子被还原生成 使使H H2 2O

13、 O 电离向右移动，因此阴极电离向右移动，因此阴极 浓度增大，浓度增大，PHPH 。阴极方程式：阴极方程式：。2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+二二.电解原理的应用电解原理的应用（一）电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气（一）电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气总化学方程式：总化学方程式：;总离子方程式总离子方程式:.(3)(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：_ ，两极极板上都，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？有气体产生，如何检验气体的种类？阴极附近

14、的溶液无色变为红色阴极附近的溶液无色变为红色阳极阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近附近,产生气体可以使湿润产生气体可以使湿润KI淀粉试淀粉试纸变蓝色纸变蓝色.2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 通电通电2Cl-+2H2O 2OH-+H2+Cl2 通电通电(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:.第一个问题:Cl2+2 NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸混合遇火或遇强光爆炸解决解决方法:使用离子交换膜使用离子交换膜 提示：提示：第二个问题：精第二个问题：精制制

15、食盐水食盐水 由于粗盐中含有泥沙、由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，那么如何除去这些杂质呢？交换膜，那么如何除去这些杂质呢？3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个合理的顺序逐一除杂吗？合理的顺序逐一除杂吗？2、用什么试剂除去、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO421、用什么方法除去泥沙？、用什么方法除去泥沙？泥沙泥沙、Na+、Cl-、Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-Na+、Cl-、.Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-

16、NaNa+、ClCl-、MgMg2+2+、CaCa2+2+、FeFe3+3+、引入引入BaBa2+2+Na+、Cl-、Ca2+、Ba2+、引入引入OH-Na+、Cl-、CO32-、OH-Na+、Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙加入略过量加入略过量BaCl2 溶液溶液除除SO42-加入略过量加入略过量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+.Ba2+加入略过量加入略过量NaOH 溶液溶液除除Fe3+,Mg2+过滤后加入适过滤后加入适量量HCl溶液溶液调节调节PH 除除CO32-、OH-（1）如果粗盐中）如果粗盐中SO42 含量较高，必须添加钡试含量较高，必须添加钡试剂除去剂除去SO42，该钡试剂可以是，该钡

17、试剂可以是_。ABa(OH)2 BBa(NO3)2 CBaCl2A、C（2）为有效除去）为有效除去Ca2、Mg2、SO42，加入试，加入试剂的合理顺序为剂的合理顺序为_（选填（选填A、B、C，多填扣分）。，多填扣分）。A先加先加NaOH，后加，后加 Na2CO3，再加钡试剂。，再加钡试剂。B先加先加NaOH，后加钡试剂，再加，后加钡试剂，再加Na2CO3。C先加钡试剂，后加先加钡试剂，后加NaOH，再加，再加Na2CO3.B、C 练习练习（二）铜的电解精炼（二）铜的电解精炼、粗铜所含的杂质、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au、Pt等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液、粗铜的精炼、粗

18、铜的精炼以以粗铜粗铜为为阳极阳极，以，以纯铜纯铜为为阴极阴极，以以CuSO4溶液溶液为电解质溶液进行电解为电解质溶液进行电解.阳极：阳极：Zn 2eZn2+Fe2eFe2+Ni 2eNi2+Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCu 阳极泥：阳极泥：Ag、Au、Pt减小减小思考：思考：1.硫酸铜溶液浓度硫酸铜溶液浓度 .2.阳极减少的质量阳极减少的质量 阴极增加的质量。阴极增加的质量。大于大于（三）电镀（三）电镀、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层 其它金属或合金的过程。其它金属或合金的过程。、电镀池形成条件、电镀池形成条件+镀件镀件镀层金属镀层金属含镀层金属离子的盐溶液含镀层金属离子的盐溶液镀件镀件作作阴极阴极镀层金属镀层金属作作阳极阳极含含镀层金属离子镀层金属离子 的盐溶液作电解质溶液的盐溶液作电解质溶液、电镀的特点、电镀的特点电镀液的组成及酸碱性保持不变电镀液的组成及酸碱性保持不变如：在铁上镀铜如：在铁上镀铜阳极阳极 ，阴极阴极 ，以以 为为电解质电解质溶液进行电解溶液进行电解.阳极：阳极：Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCu不变不变铜铜铁铁CuSO4溶液溶液电极反应电极反应硫酸铜溶液浓度硫酸铜溶液浓度 .阳极减少的质量和阴极增加的质量阳极减少的质量和阴极增加的质量 。相等相等+铁铁铜铜CuSO4溶液溶液