高中化學(xué) 1.2《電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能—電解》2同課異構(gòu)課件 魯科版選修4.ppt
第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解,第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化,物以稀為貴,在100多年前,鋁曾是一種稀有的金屬,被稱為“銀色的金子”。 法國皇帝拿破侖三世為了顯示自己的富有和尊貴,制造了一頂名貴的皇冠鋁皇冠。在舉行盛大宴會時,只有他使用一套鋁餐具。,為什么鋁制品在當(dāng)時那么昂貴呢?但是今天鋁制品卻被廣泛使用,這又是為什么呢?,想一想:,因為當(dāng)時鋁的冶煉比較困難,但是今天我們找到了鋁的冶煉方法電解法,質(zhì)疑:在生產(chǎn)實踐中,人們是如何通過提供電能使氯化鈉分解而制得金屬鈉的?,聯(lián)想:金屬鈉與氯氣的反應(yīng)。,以電解熔融氯化鈉為例,實驗1,交流研討,1. 通電前,熔融氯化鈉中有哪些離子?這些離子的運動情況怎樣? 2. 電解時,外電路上的電流方向怎樣? 3. 接通電源后,熔融氯化鈉中Na+和Cl-各向哪個方向移動? 4. 移動到兩極表面的Na+和Cl-將發(fā)生什么變化?,熔融NaCl,石墨電極,鐵電極,交流·研討,1.通電前,熔融NaCl里有哪些離子?它們的運動情況如何?,熔融NaCl,無規(guī)則運動,2.通電時,外電路的電流方向如何?,+,e,陰極,陽極,3.接通電源后, 和 往哪個方向移動?,+ - e-,2Na+ +2e-2Na 還原反應(yīng),2Cl2e- Cl2 氧化反應(yīng),實驗現(xiàn)象:,石墨片上有產(chǎn)生,并可聞到氣味; 鐵片上逐漸覆蓋一層物質(zhì)。,實驗結(jié)論:, 在通直流電條件下,熔融氯化鈉發(fā)生了化學(xué)變化,其化學(xué)方程式為, 鈉生成于與電源極相連的鐵片上,氯氣生成于與電源極相連的石墨片上,氣體,刺激性,銀白色,NaCl=Na+Cl2,通電,負,正,原理分析:,通電前,熔融氯化鈉完全電離為和, 離子作運動。,通電后,自由移動的離子改做定向移動,在電場作用下,Na+移向與電源的極相連的電極,Cl-移向與電源的極相連的電極。與電源負極相連的電極帶有,在這個電極上電子, 被還原為,可用式子表示為; 與電源極相連的電極帶有電荷, 將電子轉(zhuǎn)移給這個電極,自身被氧化為, 最終生成_,可用式子表示為,將兩個電極上所發(fā)生的反應(yīng)組合起來,就是電解NaCl制備金屬Na的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)方程式為,Na+,Cl-,無規(guī)則自由運動,負,正,電子,Na+,得,Na,Na+e-Na,正,正電荷,Cl-,Cl,Cl2,2Cl-Cl2+2e-,2NaCl=2Na+Cl2,通電,一. 電解的概念:,在作用下,電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生 和的過程,注意:, 電解時所用電流必須是電, 而不是電。, 熔融態(tài)電解質(zhì)可以被電解,溶液也可 被電解。, 電解過程中,電能轉(zhuǎn)化為能而“儲存”在反應(yīng)產(chǎn)物中。,直流電,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),直流,交流,電解質(zhì),化學(xué)能,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),一、電解的原理,交流*研討,電解池的形成條件有哪些?,電解池的構(gòu)成條件:,(1) 直流電源。,(2)兩個固體電極,與電源正極相連的叫, 與電源負極相連的叫。,(3)熔融態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液。,(4)構(gòu)成閉合回路。,陽極,陰極,三. 電極反應(yīng):,(1)電極上進行的叫電極反應(yīng)。,(2)陽極(+)發(fā)生反應(yīng),陰極(-)發(fā)生反應(yīng)。,(3)電解熔融氯化鈉時的電極反應(yīng)式為,陽極:(氧化反應(yīng)),陰極:(還原反應(yīng)),半反應(yīng),氧化,還原,2Cl-Cl2+2e-,2Na+2e-2Na,思考:電解和電離的區(qū)別和聯(lián)系,溶于水,熔融,電場,自由移動離子,定向移動,得失電子,Na+Cl-,2Na+Cl2,通電,自由移動離子,氧化還原反應(yīng),電,化學(xué),鞏固提高:,1、判斷 (1)電解、電離均需要通電才能實現(xiàn)( ),(2)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電過程就是電解過程( ),×,2.下列關(guān)于電解池的說法正確的是( ) A 電源的負極就是陰極 B 與直流電流正極相連的是陰極 C 與直流電源負極相連的電極上發(fā)生還原反應(yīng) D 陽極上發(fā)生還原反應(yīng),AC,電解過程不僅可以在熔融電解質(zhì)中進行,也可以在電解質(zhì)溶液中進行。,以電解氯化銅溶液為例,實驗2: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 濕潤的KI-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,實驗分析:,通電前:分析電解質(zhì)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),(3)判斷電極產(chǎn)物并書寫電極反應(yīng): 陽離子移向陰極放電,陰離子移向陽極放電 陽極:2Cl- _2e- Cl2 氧化反應(yīng) 陰極:Cu2+2e- Cu 還原反應(yīng) 總式:,(2)判斷離子的放電順序: 陽離子氧化性:Cu2+H+ 陰離子還原性:Cl-OH-,(4)分析電解質(zhì)溶液的變化情況: 氯化銅溶液濃度降低,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。,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。 用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時:溶液中陰離子的放電順序(由易到難)是:,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -SO42- NO3 - (等含氧酸根離子)F-,陽極:,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+Mg2+Na+Ca+K+,無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng),發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。 陽離子在陰極上放電順序是:,陰極:,本質(zhì)是電解水型:,含氧酸 強堿 活潑金屬的含氧酸鹽,本質(zhì)是電解電解質(zhì)本身,無氧酸 不活潑金屬的無氧酸鹽 氟化物例外,放氫生堿型,活潑金屬的無氧酸鹽,放氧生氫型,不活潑金屬的含氧酸鹽,如N,KNO3,H2SO4,如HI,CuCl2,如MC,,如CSO4,,惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,電解原理工作示意圖,原電池和電解池的比較,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,正極、負極,陰極、陽極,負極:本身失電子,發(fā)生氧化反應(yīng) 正極:溶液中陽離子(或O2)得電子,發(fā)生還原反應(yīng),陰極:陽離子得電子,發(fā)生還原反應(yīng) 陽極:惰性電極:陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 活性電極:本身失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電子由負極流出經(jīng)外電路流入正極,電子由電源負極流出經(jīng)導(dǎo)線流向陰極陽離子得電子;陰離子在陽極失電子經(jīng)導(dǎo)線流向電源正極,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. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,2、以石墨作電極分別電解下列溶液,電解質(zhì)和水的量都發(fā)生變化的是( ) A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,3、以石墨作電極電解水時,可用來增強導(dǎo)電性的物質(zhì)是( ),溶液pH值變大的是( ) A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,練習(xí),B,BC,AD,CD,4、以石墨作電極分別電解下列溶液,,1、 Na2S溶液,2、AgNO3溶液,以上溶液,電解后堿性增強的有 , 電解后酸性增強的有 。,1,3,2,4,3、 FeCl2溶液,4、 NaHSO4溶液,5、串聯(lián)電解熔融KCl、MgCl2、Al2O3一段時間后,析出K、Mg、Al的物質(zhì)的量之是 。,6、c作為筆在左邊紙上寫字,字跡變藍,則b是極,c上發(fā)生的反應(yīng)為,d的總化學(xué)反應(yīng)方程式為。,6:3:2,正,2I-2e- =I2,二、電解原理的重要應(yīng)用,陽極放出有刺激性氣味的氣體,陰極放出無色無味的氣體,1、電解飽和食鹽水,電極反應(yīng)方程式,陰極: 2H+ +2e- = H2,陽極:2Cl- - 2e- = Cl2,注意:陰極區(qū)pH值升高,酚酞變紅(陰極與負極相連),+,-,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+ 雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au如何除去?,2、精煉銅,陽極還包含Zn、Fe、Ni失電子,且比Cu先失電子,+,-,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,電鍍的定義:,電鍍的意義:,+,-,鐵片,鋅片,電鍍液 (ZnCl2溶液),Zn2+»H+,則Zn2+放電,4、電鍍鋅,陰極: Zn2+ + 2e- = Zn (還原反應(yīng)) 因離子濃度遠大于離子濃度 陽極: Zn 2e- = Zn2+ (氧化反應(yīng)),關(guān)于電鍍的生產(chǎn)和污染及防治,陽極,陰極,電解質(zhì)Al2O3 Na3AlF3,碳塊,陰極: 4Al3+ + 12e- = 4Al,陽極: 6O2- - 12e- = 3O2,氯化鋁的熔點很低,為何工業(yè)上不用電解氯化鋁,而是電解氧化鋁?,5、鋁的冶煉,鋁,小結(jié),電解池 將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 陽極:與外接電源的正極相聯(lián) 陰極:與外接電源的負極相聯(lián) 惰性電極 陽極:陰離子放電(S2-、I、Br、Cl、OH) 陰極:陽離子放(Ag+、 Fe3+、 Cu2+、Fe2+、 Zn2+) 非惰性電極 陽極自身放電,