第一章第二节电能转化为化学能电解.

氢气氧气电解电解水：2H2O====2H2↑＋O2↑+_第2节电能转化为化学能----电解[交流·研讨]1、通电前熔融NaCl中存在哪些离子？这些离子是如何运动的？3、接通直流电后，原来的离子运动发生了怎样的改变？2、接通直流电后，外电路中电子的流动方向如何？4、移动到两极表面的Na+和Cl-将发生什么变化？一、电解的原理Cl-Na+K断开Na+Na+Cl-Cl-铁电极石墨棒熔融NaCl＋K闭合Cl2Cu2+Cl-Na+Cl-e-e-e-e-e-e-石墨棒熔融NaCl铁电极＋II实验现象：石墨片上有————产生，并可闻到——————气味；铁片上逐渐覆盖一层——————物质。气体刺激性银白色实验结论：①在通直流电条件下，熔融氯化钠发生了化学变化，其化学方程式为2NaCl2Na+Cl2↑通电钠生成于与电源———极相连的铁片上，氯气生成于与电源————极相连的石墨片上负正1、电解：让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。注意：电解时所用电流必须是直流电，而不是交流电。电解过程中，电能转化为化学能而“储存”在反应产物中。2、电解池:把电能转变为化学能的装置。问题：电解池的形成条件有哪些？3、电解池构成条件:(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极：接电源正极的为阳极，发生氧化反应接电源负极的为阴极，发生还原反应(3)电解质溶液或熔融的电解质（4）形成闭合回路ｅ－ｅ－阳极阴极失电子氧化反应得电子还原反应阳离子阴离子＋练习：分析下图，属于电解池的有③⑥4、电极反应（1）电极上进行的半反应叫电极反应。（2）阳极(+)发生氧化反应，阴极(-)发生还原反应。（3）电解熔融氯化钠时的电极反应式为阳极：—————————（氧化反应）阴极：—————————（还原反应）2Cl--2e-→Cl2↑2Na++2e-→2Na2NaCl＝2Na+Cl2↑通电电极总反应:实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝（Cl2)阴极：碳棒上有一层红色的铜析出阴极阳极氯气铜CuCl2溶液实验分析：通电前：分析电解质溶液中的离子情况阳离子：H+、Cu2+阴离子：OH-、Cl-做无规则运动通电后：（必须直流电）（1）确定电极名称：阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）与电极材料无关（2）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳极：2Cl--2e-→Cl2↑氧化反应阴极：Cu2++2e-→Cu还原反应（3）分析电解质溶液的变化情况：氯化铜溶液浓度降低CuCl2Cu+Cl2↑电解电极总反应：为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？思考：5、离子放电顺序：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。①当阳极为活性电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。②当阳极为惰性电极(Pt、Au、石墨等)时：溶液中阴离子的放电顺序是：S2-SO32-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-F-Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca+K+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。阳离子在阴极上放电顺序是：（阳极）（阴极）6、电解方程式的书写：例：写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，阴极：阳极：③、两极半反应相加得总方程式；通电通电＞阴极：阳极：4OH－-4e-→2H2O+O2↑Cu2+＋2e-→CuOH－SO42－H+Cu2+H2OH++OH－CuSO4＝Cu2++SO42－①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式：2Cu+O2↑+4H+2CuSO4+2H2O（电解化学方程式）2Cu+O2↑+2H2SO42Cu2++2H2O（电解离子方程式）＜注意：书写电极反应式一定要遵守电子守恒；弱电解质的须保持分子形式电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解仅溶质电解溶质和溶剂同时电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极：4OH-→4e-＋O2+2H2O阴极：4H++4e-→2H2↑减小增大不变H2O阳极：2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极：2H++2e-→H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极：Cu2++2e-→Cu↓减少CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极：2H++2e-→H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH-→4e-＋O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e-→2Cu↓减小CuO2H2O=2H2↑+O2↑在NaCl溶液中,NaCl电离出，H2O电离出。通电后，在电场的作用下，向阴极移动，在阳极，由于容易失去电子，被氧化生成。阳极方程式：;在阴极，由于容易得到电子被还原生成．使H2O电离向右移动，因此阴极浓度增大，PH。阴极方程式：。2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气（氯碱工业）向阳极移动。总化学方程式：;总离子方程式:.电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：___________，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？NaOHHClOHNaCl222222电解OH2HClOH2Cl2222电解阴极附近的溶液无色变为红色阳极:产生黄绿色有刺激性气味的气体并使湿润KI淀粉试纸变蓝色.阴极:产生无色、无味气体阴极产物阳极产物(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:.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜①生产设备名称：离子交换膜电解槽阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网(有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。②离子交换膜的作用：(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量+-纯铜粗铜电解液(CuSO4溶液)阴极：Cu2++2e-==Cu精铜（还原反应）阳极：Cu—2e-==Cu2+（氧化反应）特征纯铜作阴极，粗铜作阳极阳极主要金属与电解质中的阳离子种类相同电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+(据电子守恒，溶解的铜的量小于析出的铜的量，故实际上溶液中硫酸铜的浓度略有减小)阳极泥：银、金、铂等不如铜活泼的金属在电解过程中不发生反应，最终沉积在电解池的底部与其他不溶性杂质混在一起形成阳极泥2、铜的电解精炼阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子，且比Cu先失电子+-待镀铁片铜片电镀液(CuSO4溶液)阴极：Cu2++2e-==Cu在镀件上析出（还原反应）阳极：Cu—2e-==Cu2+（氧化反应）特征阴极：被镀件阳极：镀层金属--其溶解提供镀层金属（或惰性电极--镀层金属由电镀液提供）电解质溶液：含有镀层金属离子的盐溶液电镀液CuSO4的浓度基本不变3、电镀原电池、电解池、电镀池判定规律若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”先看电极：两极为导体且活泼性不同再看溶液：两极插入电解质溶液中后看回路：形成闭合回路或两极接触若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情况为电解池。讨论：比较电解池和原电池的异同~~~~~~装置原电池电解池实例原理形成条件电极名称电子流向电流方向电极反应能量转化应用发生氧化还原反应，从而形成电流电流通过引起氧化还原反应两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应电源、电极(惰性或非惰性)、电解质(水溶液或熔融态)、形成闭合回路由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子由外电源决定阳极：连电源正极阴极：连电源负极（外电路）负极→正极电源负极→阴极→阳极→电源正极（外电路）正极→负极电源正极→阳极→阴极→电源负极负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e-=H2↑（还原原应）阳极：2CI--2e-=CI2↑(氧化反应)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原反应)化学能→电能电能→化学能设计电池、金属防腐氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼铜锌原电池电解氯化铜