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,氧化還原反應(yīng)：在反應(yīng)過(guò)程中有元素化合價(jià)變化的化 學(xué)反應(yīng)。 實(shí)質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移,還原反應(yīng)：元素化合價(jià) 的反應(yīng)，即 電子的反應(yīng) 。 氧化反應(yīng)：元素化合價(jià) 的反應(yīng)，即 電子的反應(yīng) 。,電解質(zhì)：在水溶液里或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物。 從概念看，電解質(zhì)導(dǎo)電的前提條件是 ： 。 即存在 的離子 。,升高,失去,降低,得到,溶于水或受熱融化,自由移動(dòng),電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)導(dǎo)電的原因：離子的 。,定向移動(dòng),氯化鈉中存在 鍵。氯化鈉受熱熔化時(shí)該化學(xué)鍵 （是、否）被破壞。,離子,知識(shí)準(zhǔn)備,鈉和氯氣的反應(yīng),2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s),H(298K)=-822.3KJ.mol-1,NaCl Na+Cl2,想一想,熱化學(xué)方程式:,能量?,聯(lián)想·質(zhì)疑,一、電解原理,交流研討,1、熔融氯化鈉中存在哪些離子？ 通電前，這些離子是如何運(yùn)動(dòng)的？ 2、通電后，這些離子又是如何運(yùn)動(dòng)的？ 3、為什么會(huì)發(fā)生這樣的運(yùn)動(dòng)？ 4、這些離子運(yùn)動(dòng)之后的結(jié)果又會(huì)發(fā)生怎樣 的變化？,Na+ 和 Cl-,無(wú)規(guī)則的自由移動(dòng),發(fā)生定向移動(dòng),實(shí)驗(yàn)1：用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉,現(xiàn)象： 陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使 濕潤(rùn)的KI-淀 粉試紙變藍(lán)（Cl2),陰極：有金屬鈉析出,陰極,陽(yáng)極,氯 氣,鈉,熔融NaCl,熔融氯化鈉的微觀反應(yīng)過(guò)程,Na+、Cl 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),Na+、Cl 定向運(yùn)動(dòng),Na+、Cl 發(fā)生電子得失,陰陽(yáng)兩極上 生成Na、Cl2,【實(shí)驗(yàn)分析】,通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況,通電后：（必須直流電）,Na+移向與電源負(fù)極相連的電極，得到電子變成Na，發(fā)生還原反應(yīng)。 Cl-移向與電源正極相連的電極，失去電子變成Cl，發(fā)生氧化反應(yīng)。,1.電解的定義: 使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。,2.電解池的概念: 借助氧化還原反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.,3.構(gòu)成條件,(1)外加直流電源,(2)與電源相連的兩個(gè)電極,(3)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì),（4）用導(dǎo)線連接形成閉合回路,分析下圖，屬于電解池的有,【鞏固練習(xí)】,陽(yáng)極：,陰極：,說(shuō)明：1、惰性電極：用石墨、金、鉑等材料 做的電極，一般通電條件下不發(fā)生反應(yīng)； 2、活性電極：用鐵、鋅、銅等還原性 較強(qiáng)金屬做的電極，活性電極作陽(yáng)極時(shí)， 優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)。,與電源正極相連，陰離子移向此極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng),與電源負(fù)極相連，陽(yáng)離子移向此極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng),4.電極名稱(chēng)及電極反應(yīng)式,陰極,陽(yáng)極,陽(yáng)離子,陰離子,得電子還原反應(yīng),失電子氧化反應(yīng),5.電極產(chǎn)物的判斷，電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě),陽(yáng)極：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反應(yīng) 陰極：2Na+ +2e- 2Na 還原反應(yīng),注意：書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式一定要遵守電子守恒,實(shí)驗(yàn)2：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液,現(xiàn)象： 陽(yáng)極：有氣泡，有 刺激性氣味，并能使 濕潤(rùn)的KI-淀 粉試紙 變藍(lán)（Cl2),陰極：碳棒上有一層 紅色的銅析出,陰極,陽(yáng)極,氯 氣,銅,CuCl2溶液,實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液,【實(shí)驗(yàn)分析】,通電前：分析氯化銅溶液中的離子情況,通電后：（必須直流電）,Cu2+ 、H+移向陰極， Cu2+得到電子變成Cu，發(fā)生還原反應(yīng)。 Cl- 、OH-移向陽(yáng)極， Cl-失去電子變成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)。,電極反應(yīng)式：,陽(yáng)極：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反應(yīng) 陰極：Cu2+ +2e- Cu 還原反應(yīng),CuCl 2 Cu+Cl2 ,總反應(yīng)式：,思考：如何才能正確判斷出陰陽(yáng)兩極的電極產(chǎn)物？,了解陰、陽(yáng)離子得、失電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱,離子的放電順序,陰離子 ：,陽(yáng)離子 ：,與金屬活動(dòng)順序相反。即,K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+.,得e能力依次增強(qiáng),活性電極陰離子。即：,失e 能力依次減弱,Cu 、 Hg 、 Ag S2、I 、 Br 、 Cl 、 OH （ NO3 、SO4 2 含氧酸根）,【知識(shí)支持】,陽(yáng)極,陰極,NaCl溶液,趁熱打鐵,自我小結(jié)：,1、學(xué)習(xí)了電解原理、電解池、陰極、陽(yáng)極、電極反應(yīng)等基本概念。 2、學(xué)習(xí)了電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法和離子的放電順序以及電極產(chǎn)物的判斷方法。,1. 下列說(shuō)法正確的是( ) 電解是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能； 電解是化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能； 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化； 任何電解過(guò)程，必將導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生；,【隨堂練習(xí)】,2.電解熔融的氧化鋁可制得金屬鋁.試寫(xiě)出 電極反應(yīng)和總的反應(yīng)方程式。,提示：氧化鋁在熔融狀態(tài)下以O(shè)2-和Al3+的形式存在,3、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,B,1.在NaCl溶液中,NaCl電離出 ，H2O電離出 。 通電后，在電場(chǎng)的作用下， 向陰極移動(dòng)， 向陽(yáng)極移動(dòng)。 在陽(yáng)極，由于 容易失去電子，被氧化生成 。 陽(yáng)極方程式： ; 2.在陰極，由于 容易得到電子被還原生成 使H2O 電離向右移動(dòng)，因此陰極 濃度增大，PH 。 陰極方程式： 。,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+ + 2e- = H2,Na+、Cl-,H+、OH-,Cl-、OH-,Cl-,Cl2,H+,H2,OH-,增大,Na+、H+,二.電解原理的應(yīng)用,（一）電解飽和食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣,總化學(xué)方程式： ; 總離子方程式: . (3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為： _ ，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類(lèi)？,陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色,陽(yáng)極:把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極 附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶?rùn)KI淀粉試 紙變藍(lán)色.,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 ,2Cl- +2H2O 2OH-+H2 +Cl2 ,(2)避免生成物H2和Cl2混合, 因?yàn)? .,(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純, 反應(yīng)方程式: .,第一個(gè)問(wèn)題:,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O,混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸,解決方法:使用離子交換膜,電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題:,提示：,第二個(gè)問(wèn)題：精制食鹽水,泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-,Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-,Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+,Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入OH-,Na+、 Cl-、CO32-、OH-,Na+、 Cl-,沉降,除泥沙,加入略過(guò)量BaCl2 溶液,除SO42-,加入略過(guò)量Na2CO3 溶液,除Ca2+. Ba2+,加入略過(guò)量NaOH 溶液,除Fe3+ , Mg2+,過(guò)濾后加入適量HCl溶液,調(diào)節(jié)PH 除CO32- 、OH-,（1）如果粗鹽中SO42 含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42，該鋇試劑可以是_。 ABa (OH)2 BBa (NO3 )2 CBaCl2,A、C,（2）為有效除去Ca2 、Mg2 、 SO42，加入試劑的合理順序?yàn)開(kāi) （選填A(yù)、B、C，多填扣分）。 A先加NaOH，后加 Na2CO3，再加鋇試劑。B先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3。 C先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3.,B、C,練習(xí),（二）銅的電解精煉,、粗銅所含的雜質(zhì),Zn、Fe、Ni、Ag、 Au、Pt等,、粗銅的精煉,以粗銅為陽(yáng)極，以純銅 為陰極， 以CuSO4溶液 為電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解.,陽(yáng)極： Zn 2eZn2+ Fe2eFe2+ Ni 2eNi2+ Cu2eCu2+,陰極： Cu2+ +2eCu 陽(yáng)極泥： Ag、Au、Pt,減小,思考：1.硫酸銅溶液濃度 .,2.陽(yáng)極減少的質(zhì)量 陰極增加的質(zhì)量。,大于,（三）電鍍,、概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層 其它金屬或合金的過(guò)程。,、電鍍池形成條件,鍍件作陰極,鍍層金屬作陽(yáng)極,含鍍層金屬離子 的鹽溶液作電解質(zhì)溶液,、電鍍的特點(diǎn),電鍍液的組成及酸堿性保持不變,如：在鐵上鍍銅,陽(yáng)極 ， 陰極 ， 以 為電解質(zhì) 溶液進(jìn)行電解.,陽(yáng)極： Cu2eCu2+,陰極： Cu2+ +2eCu,不變,銅,鐵,CuSO4溶液,電極反應(yīng),硫酸銅溶液濃度 .,陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量 。,相等,