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(shí)，只有他使用一套鋁餐具。,為什么鋁制品在當(dāng)時(shí)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?yàn)楫?dāng)時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(yùn)動情況怎樣？ 2. 電解時(shí)，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(gè)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(yùn)動情況如何？,熔融NaCl,無規(guī)則運(yùn)動,2.通電時(shí)，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(gè)方向移動？,+ - e-,2Na+ +2e-2Na 還原反應(yīng),2Cl2e- Cl2 氧化反應(yīng),實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(fù),正,原理分析：,通電前，熔融氯化鈉完全電離為和， 離子作運(yùn)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(fù)極相連的電極帶有，在這個(gè)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(gè)電極，自身被氧化為， 最終生成_，可用式子表示為,將兩個(gè)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(yùn)動,負(fù),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(gè)電極上分別發(fā)生 和的過程,注意：, 電解時(shí)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(gè)固體電極，與電源正極相連的叫， 與電源負(fù)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(jìn)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(shí)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(shí)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(fù)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(fù)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(jìn)行，也可以在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行。,以電解氯化銅溶液為例,實(shí)驗(yàn)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(lán)（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(shí)驗(yàn)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(yùn)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(fù)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(shí)：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進(jìn)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(shí)：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(qiáng)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(fù)極,陰極、陽極,負(fù)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(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極,電子由電源負(fù)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(shí)，可用來增強(qiáng)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(qiáng)的有 ， 電解后酸性增強(qiáng)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(shí)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(lán)，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(fù)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(yuǎn)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(diǎn)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(fù)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,