第一章第三节电能转化为化学能—电解第1课时电解的原理ppt课件-(2019)新鲁科版高中化学高二上学期选择性必修一.pptx
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1、第三节第三节 电能转化为化学能电能转化为化学能电解电解第第1 1课时课时 电解的原理电解的原理氯化铜溶液氯化铜溶液ZnCu氯化铜溶液氯化铜溶液石墨石墨石墨石墨原电池原电池电解池电解池原电池原电池将将 能转化为能转化为 能的装置。能的装置。化学化学电电电解池电解池将将 能转化为能转化为 能的装置。能的装置。电电化学化学稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 A B C D A B C D 1.下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 ( ) 属于电解池的是属于电解池的是 ( ) BC D u原电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源一
2、、电解原理一、电解原理1、电解 使电流通过熔融的电解质或电解质溶液,在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2、电解池利用氧化还原反应,把电能转化为化学能的装置。3、电解池构成条件【归纳总结归纳总结】l 与外加直流电源l 与电源相连的两个电极l 有电解质溶液 l 形成闭合回路l 自发或者非自发的氧化还原反应 金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应生成氯化钠,同时放出大量的热: 2Na(s)+Cl2(g) =2NaCl(s) H=-822.3kJmol-1 反之,若以氯化钠为原料制备金属钠,则需要从外界获得能量(如电能)。在生产实践中,人们是如何利用电能,以氯化钠为原料制取金属钠的呢?
3、【交流交流研讨研讨】工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠,两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料,两个电极分别与电源的正极和负极相连。现象:现象:石墨电极:(阳极、和电源正极相连):铁电极(阴极、和电源负极相连):有气泡,产生黄绿色、刺激性气味,并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝的气体。有金属钠析出电解熔融的氯化钠电解熔融的氯化钠3、接通电源后,熔融氯化钠中、接通电源后,熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动?各向那个方向运动?4、移到两极表面的、移到两极表面的Na+、Cl-发生什么变化?发生什么变化?1、通电前,熔融氯化钠中存在哪些离子?、通电前,熔融氯化钠中存在
4、哪些离子?这些离子的运动情况怎样?这些离子的运动情况怎样?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-2、通电后,外电路上的电流方向怎样?、通电后,外电路上的电流方向怎样?【实验分析实验分析】Na+移向与电源负极相连的电极移向与电源负极相连的电极(Fe),得到电子变成得到电子变成Na,发生还原反应:发生还原反应: Na+ + e-Na Cl-移向与电源正极相连的电极移向与电源正极相连的电极(C),失去电子变成失去电子变成Cl,结合生成结合生成Cl2,发发生氧化反应:生氧化反应:2Cl- - 2e-Cl2 2NaCl 2Na+Cl2通电通电 总反应式总反应式:4电解池
5、的工作原理接通外界电源后,电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,经过阴、阳离子的定向运动形成内电路,再从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源的正极,如图所示。5、电极产物的判断,电极反应的书写阳极:还原剂-ne- 氧化产物 氧化反应阴极:氧化剂+ne-还原产物 还原反应口诀:口诀:“正阳氧,正阳氧, 负阴还负阴还”6. 电流方向,电子、离子的流向电流方向,电子、离子的流向正极正极阳极阳极阴极阴极负极(闭合回路)负极(闭合回路)阳离子阳离子阴极,阴极,阴离子阴离子阳极阳极(“阴阳阴阳相吸相吸”)电子:电子:电流:电流:物质在物质在阳极失电子阳极失电子 流入正极,流入正极,负极电子流出负极电子流出
6、 阴极(物质在阴极得电子)阴极(物质在阴极得电子)通过导线通过导线通过导线通过导线离子:离子:牢记:牢记:“离子离子不上岸,电子不入水不上岸,电子不入水”书写电解熔融氯化镁,氧化铝的电极反应书写电解熔融氯化镁,氧化铝的电极反应方程式和总反应方程式方程式和总反应方程式练习练习1:使用惰性电极电解时:使用惰性电极电解时 串联电解熔融串联电解熔融KCl、MgCl2、Al2O3一段时间一段时间后,析出后,析出K、Mg、Al的物质的量之是的物质的量之是 。6:3:2练习练习2:使用惰性电极电解时:使用惰性电极电解时串联电路,电子处处相等!惰性电极:一般不参与电极反应(石墨、金、铂)惰性电极:一般不参与电
7、极反应(石墨、金、铂) 活性电极:除石墨、金、铂以外的金属电极。活性电极:除石墨、金、铂以外的金属电极。 【实验实验】电解电解CuCl2溶液溶液观察实验现象,并书写电极反应式。观察实验现象,并书写电极反应式。1、如何才能正确判断出电解过程中阴阳两极的电极产物?2、电解过程中,电解质溶液中阴、阳离子得、失电子能力的相对强弱顺序?思考:思考:阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。电极产物的判断及电极反应的书写电极产物的判断及电极反应的书写 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴
8、极上放电顺序阳离子在阴极上放电顺序(由易到难)(由易到难):阴极阴极: :Au+ Ag+ Fe3+ Cu2+ (H+酸酸) Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ (H+水水) Al3+ 活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液,阴离子不容易在电极上放电。离子进入溶液,阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等、石墨、钛等)时:溶液中阴离子时:溶液中阴离子放电。放电。阳极:阳极放电顺序(由易到难):阳极放电顺序(由易到难):活性金属电极活性金属电极S2- I- SO32- Br- Cl- OH-( 碱或水
9、碱或水 ) 其它含氧酸根其它含氧酸根 F- 【实验实验】电解电解CuCl2溶液溶液观察实验现象,并书写电极反应式。观察实验现象,并书写电极反应式。【注意】 离子放电顺序与电极材料离子本身的氧化性 还原性及离子浓度等因素有关!分析:1、用惰性电极电解0.1mol/LAgNO3与0.1mol/LCu(NO3)2混合溶液 。2、用惰性电极电解0.1mol/LFeCl3和0.1mol/L CuCl2混合溶液先析出 ,后析出 。阴极初始反应为: .Fe3+e-=Fe2+【方法导引方法导引】:分析电解反应的一般步骤:分析电解反应的一般步骤:2、确定电极性质和材料。活性、惰性电极3、分析明确溶液中存在阴阳离
10、子。1、确定装置的性质。电解池4、根据放电顺序,分析离子移动方向和阴阳两极放电情况。5、根据溶液性质,确定电极产物,并写出电极反应。6、写出电解总反应方程式。6.以石墨作电极分别电解下列溶液以石墨作电极分别电解下列溶液,在阴极不能得到氢气在阴极不能得到氢气的是的是( ) A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOHB练习7.下列各组中下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是是( ) A. HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B. NaOH、CuSO4、H2SO4 C. NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D. NaBr
11、、H2SO4、Ba(OH)2C2:写出电极反应方程式和总反应方程式:写出电极反应方程式和总反应方程式1、写出以惰性(石墨)电极电解下列溶液的电极反应式和电解方程式。氯化铜溶液(CuCl2) 氯化氢溶液(HCl)氯化钠溶液(NaCl) 硫酸铜溶液(CuSO4)硝酸银溶液(AgNO3) 氢氧化钠溶液(NaOH)稀硫酸(H2SO4) 硫酸钠溶液(Na2SO4)课后练习课后练习第2课时 电解规律和电解原理的应用回顾:回顾:电解池的工作原理电解池的工作原理离子的放电顺序离子的放电顺序(1)阴极:阴极:惰性电极、活性电极都不参与反应,溶液中的阳离子放惰性电极、活性电极都不参与反应,溶液中的阳离子放电顺序:
12、电顺序: AgFe3Cu2H (2)阳极:阳极:活性电极活性电极被氧化或溶液中还原性强的阴离子失去电子被被氧化或溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。其放电顺序:氧化。其放电顺序: 活性金属电活性金属电极极S2 SO32 IBr ClOH电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的无氧酸盐溶液时,实质上是电解质本身被电解。如电解盐酸、CuCl2溶液等阳极: 2Cl- 2e-Cl2阴极: Cu2+ + 2eCu 总反应:CuCl2 = Cl2+ Cu 通电 HCl溶液 CuCl2溶液阳极: 2Cl- 2e-Cl2阴极: 2H+ + 2eH2 总反应:2HCl = Cl2+ H2 通电1 1、电解质
13、本身被电解、电解质本身被电解电解液复原:电解液复原:一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结电解液复原规律:电解液复原规律:“析出什么物质,就加入相应元素组成的化合物析出什么物质,就加入相应元素组成的化合物”若要恢复需加入一定量的溶质若要恢复需加入一定量的溶质电解活泼金属的无氧酸盐溶液时,电解质和水都有一部分被电解,如电解NaCl溶液等。通入一定量的HCl。2、电解电解质和水(放氢生碱型)NaCl溶液阳极(C):阴极(C):2NaCl+2H2O = 2NaOH + Cl2+ H2 通电或写成:阴极(C):2H2O +2e H2 + 2 OH 一、用惰性电极进
14、行电解时的电解规律总结一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结2Cl-2e- Cl2 2H+ +2e H2 总反应:电解液复原:电解不活泼金属的含氧酸盐时,电解质和水都有一部分被电解,如电解CuSO4溶液、AgNO3溶等。4OH - 4e- 2H2O + O22Cu2+ + 4e 2Cu总反应:2CuSO4 + 2H2O = 2Cu +O2+ 2H2SO4 通电电解液复原:CuSO4溶液3、电解电解质和水(放氧生酸型)AgNO3溶液阳极 :阴极:总反应:4AgNO3+ 2H2O = 4Ag +O2+4HNO3通电一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结或写成:
15、阳极 : 2H2O - 4e- O2 + 4H+阳极 :阴极:4OH - 4e- 2H2O + O24Ag+ + 4e 4Ag电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时,实质上是电解水。如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液阳极:4OH - 4e- = 2H2O + O2阴极:4H+ + 4e = 2H2 总反应:2H2O = O2 + 2H2 通电加入一定量的水。4、电解水型(既生氢又生氧,实质电解水)氢氧化钠溶液稀硫酸硫酸钠溶液一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结一、用惰性电极进行电解时的电解规律总结电解液复原:惰性电极电解电解质溶液的产物判断(图示)惰性电极电解电
16、解质溶液的产物判断(图示)(1)电解时电解时,只生成只生成H2而不生成而不生成O2,则溶液的则溶液的pH 。 (2)电解时电解时,只生成只生成O2而不生成而不生成H2,则溶液的则溶液的pH 。(3)电解时电解时,既生成既生成H2又生成又生成O2,则实际为电解水。则实际为电解水。 若原溶液为酸性若原溶液为酸性,则则pH , 若原溶液为碱性若原溶液为碱性,则则pH , 若原溶液为中性若原溶液为中性,则则pH 。增大增大减小减小减小减小增大增大不变不变电解过程中溶液电解过程中溶液pHpH的变化规律的变化规律1.为下图所示装置中,为下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,都是惰性电极,通电
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