电能转化为化学能电解

电能转化为化学能——电解2010年9月9日学习目标：通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生掌握电解、电解池的概念，清晰的建立起电极反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极。学习重点：对电解原理的理解、电极反应式的书写联想·质疑钠和氯气的反应Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H(298K)=-822.3KJ.mol-1NaCl→Na?想一想热化学方程式:↑能量(如电能)一、电解原理[交流研讨]1、通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？2、通电后，外电路上的电流方向怎样？3、接通电源后，熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动？4、移到两极表面的Na+、Cl-将发生什么变化？氯气钠熔融NaCl实验1：用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：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：有金属钠析出阴极阳极氯气钠熔融NaCl【实验分析】通电前：分析熔融电解质中的离子情况通电后：（必须直流电）Na+移向与电源负极相连的电极，得到电子变成Na，发生还原反应。Cl-移向与电源正极相连的电极，失去电子变成Cl，发生氧化反应。｝做无规则运动阳离子：Na+阴离子：Cl-电解:使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。电解池:借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置.一、电解1、定义阳极：阴极：说明：1、惰性电极：用石墨、金、铂等材料做的电极，一般通电条件下不发生反应；2、活性电极：用铁、锌、铜等还原性较强金属做的电极，活性电极作阳极时，优先发生氧化反应。与电源正极相连，阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应与电源负极相连，阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应石墨电极材料石墨电极材料＋－阴极阳极ｅ－阳离子阴离子得电子还原反应失电子氧化反应2、构成条件(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极(3)电解质溶液或熔化的电解质(4)用导线连接形成闭合回路分析下图，属于电解池的有③⑥【巩固练习】3、电极产物的判断，电极反应的书写阳极：2Cl-→Cl2↑+2e-氧化反应阴极：2Na++2e-→2Na还原反应电极反应：电极上进行的半反应。2NaCl2Na+Cl2↑通电总反应式：注意：书写电极反应式一定要遵守电子得失守恒阴、阳两极的判断阴极：发生还原反应的电极与电源“-”相连的电极得到电子的电极阳离子移向的电极阳极：发生氧化反应的电极与电源“+”相连的电极失去电子的电极阴离子移向的电极电离电解条件过程特点联系电解质溶于水或受热熔融状态电解质电离后再通直流电电解质电离成为自由移动的离子阴阳离子定向移动，在两极上发生氧化还原反应。通电只产生自由移动的离子发生了氧化还原反应产生了新物质电解必须建立在电离的基础上例2NaCl=2Na+Cl2↑例NaCl=Na++Cl-小结5.电离与电解的区别与联系3.正极---阳极---氧化反应负极---阴极---还原反应1.电解---在直流电的作用下,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4.电解池---将电能转化为化学能的装置2.电极反应---半反应阴离子阳离子下列说法正确的是()①电解是把电能转变成化学能；②电解是化学能转变成电能；③电解质溶液导电是化学变化；④任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；①③④【随堂练习】H2OH++OH-2H2O=2H2↑+O2↑通电大家知道H2OH++OH-↓阴极→阳极4OH-→O2↑+2H2O+4e-氧化反应4H++4e-→2H2↑还原反应2H2O=2H2↑+O2↑通电水的电离与电解巩固提高已知氧化性Ｈ+＞Na+,还原性Cl-＞OH-,试推断用石墨电极电解饱和食盐水时两极产物及电极反应式．NaCl=Na++Cl-H2OH＋＋ＯＨ－阴极阳极2Cl-→Cl２↑＋2e-氧化反应2H++2e-→H2↑还原反应电源负极相连------电源正极相连电离过程电解过程通电前通电后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：（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）以石墨为电极电解氯化铜溶液U形管中装有氯化铜溶液，插入两根石墨棒作为电极，接通直流电源，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。活动与探究: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溶液电解:CuCl2Cu+Cl2↑2Cl--2e-=Cl2阴离子移向阳离子移向电子流向阳极阴极CuCl2溶液e-e-氧化反应还原反应电解Cu2++2e-=2Cu课堂总结原理分析注：电解法是最强有力的氧化还原手段。阳极：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应、失去电子）阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应、得到电子）电解反应：CuCl2==Cu+Cl2↑电解实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液【实验分析】通电前：分析氯化铜溶液中的离子情况通电后：（必须直流电）Cu2+、H+移向阴极，Cu2+得到电子变成Cu，发生还原反应。Cl-、OH-移向阳极，Cl-失去电子变成Cl2，发生氧化反应。｝做无规则运动阳离子：Cu2+、H+阴离子：Cl-、OH-电极反应式：阳极：2Cl-→Cl2↑+2e-氧化反应阴极：Cu2++2e-→Cu还原反应CuCl2Cu+Cl2↑通电总反应式：思考：如何才能正确判断出阴阳两极的电极产物？了解阴、阳离子得、失电子能力的相对强弱3、离子的放电顺序阴离子：阳离子：与金属活动顺序相反。即K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+Sn2+、Pb2+(H+)Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+.得e能力依次增强活性电极﹥阴离子。即：失e能力依次减弱Cu、Hg、Ag﹥S2－、I－、Br－、Cl－、OH－﹥（NO3－、SO42－含氧酸根）实例电极反应浓度变化如何复原氯化钠溶液阳极:2Cl-→2e-＋Cl2↑阴极:2H++2e-→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解减小加HCl阳极阴极氯气氢气NaCl溶液二、电解原理的应用1、惰性电极电解饱和食盐水分析电解反应的一般思路：明确电极材料和溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物分析阴阳两极附近有哪些离子+-纯铜粗铜电解液(CuSO4溶液)阴极：Cu2++2e-==Cu（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相同电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+2、精炼铜阳极还包含Zn、Fe、Ni失电子，且比Cu先失电子+-铁片铜片电镀液(CuSO4溶液)阴极：Cu2++2e-==Cu（还原反应）阳极：Cu—2e-==Cu2+（氧化反应）特征被镀件作阴极，镀层金属作阳极阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同电镀液CuSO4的浓度基本不变3、电镀铜电镀的定义：电镀的意义：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CuO2.完成下列溶液的电极反应式和电解反应方程式。(以石墨为电极电解)盐酸：硫酸溶液：NaOH溶液:NaCl溶液：CuSO4溶液：想一想阳极：2Cl--2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑2HClH2↑+Cl2↑通电电解反应：阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：4H++4e-=2H2↑电解反应：通电2H2O2H2↑+O2↑通电阳极：2Cl-→Cl2↑+2e-阴极：2H++2e-→H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑电解反应：阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：2Cu2++4e-=2Cu通电电解反应：2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑3、以石墨作电极分别电解下列溶液，在阴极不能得到氢气的是（）A.Na2SO4B.AgNO3C.NaClD.NaOHB2.电解熔融的氧化铝可制得金属铝.试写出电极反应和总的反应方程式。阳极6O2-→3O2↑+12e-阴极4Al3++12e-→4Al电极总反应2Al2O34Al+3O2↑＝通电提示：氧化铝在熔融状态下以O2-和Al3+的形式存在