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第2节 电能转化为化学能电解,第1章 化学反应与能量转化,物以稀为贵，在100多年前，铝曾是一种稀有的金属，被称为“银色的金子”。 法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的富有和尊贵，制造了一顶名贵的皇冠铝皇冠。在举行盛大宴会时，只有他使用一套铝餐具。,为什么铝制品在当时那么昂贵呢？但是今天铝制品却被广泛使用，这又是为什么呢？,想一想：,因为当时铝的冶炼比较困难，但是今天我们找到了铝的冶炼方法电解法,质疑：在生产实践中，人们是如何通过提供电能使氯化钠分解而制得金属钠的？,联想：金属钠与氯气的反应。,以电解熔融氯化钠为例,实验1,交流研讨,1. 通电前，熔融氯化钠中有哪些离子？这些离子的运动情况怎样？ 2. 电解时，外电路上的电流方向怎样？ 3. 接通电源后，熔融氯化钠中Na+和Cl-各向哪个方向移动？ 4. 移动到两极表面的Na+和Cl-将发生什么变化？,熔融NaCl,石墨电极,铁电极,交流研讨,1.通电前，熔融NaCl里有哪些离子？它们的运动情况如何？,熔融NaCl,无规则运动,2.通电时，外电路的电流方向如何？,+,e,阴极,阳极,3.接通电源后， 和 往哪个方向移动？,+ - e-,2Na+ +2e-2Na 还原反应,2Cl2e- Cl2 氧化反应,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。,实验结论：, 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, 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,气体,刺激性,银白色,NaCl=Na+Cl2,通电,负,正,原理分析：,通电前，熔融氯化钠完全电离为和， 离子作运动。,通电后，自由移动的离子改做定向移动，在电场作用下，Na+移向与电源的极相连的电极，Cl-移向与电源的极相连的电极。与电源负极相连的电极带有，在这个电极上电子， 被还原为，可用式子表示为； 与电源极相连的电极带有电荷， 将电子转移给这个电极，自身被氧化为， 最终生成_，可用式子表示为,将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解NaCl制备金属Na的化学反应，化学方程式为,Na+,Cl-,无规则自由运动,负,正,电子,Na+,得,Na,Na+e-Na,正,正电荷,Cl-,Cl,Cl2,2Cl-Cl2+2e-,2NaCl=2Na+Cl2,通电,一. 电解的概念：,在作用下，电解质在两个电极上分别发生 和的过程,注意：, 电解时所用电流必须是电， 而不是电。, 熔融态电解质可以被电解，溶液也可 被电解。, 电解过程中，电能转化为能而“储存”在反应产物中。,直流电,氧化反应,还原反应,直流,交流,电解质,化学能,氧化反应,还原反应,一、电解的原理,交流*研讨,电解池的形成条件有哪些？,电解池的构成条件：,（1） 直流电源。,（2）两个固体电极，与电源正极相连的叫， 与电源负极相连的叫。,（3）熔融态电解质或电解质溶液。,（4）构成闭合回路。,阳极,阴极,三. 电极反应：,（1）电极上进行的叫电极反应。,（2）阳极(+)发生反应，阴极(-)发生反应。,（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）,半反应,氧化,还原,2Cl-Cl2+2e-,2Na+2e-2Na,思考：电解和电离的区别和联系,溶于水,熔融,电场,自由移动离子,定向移动,得失电子,Na+Cl-,2Na+Cl2,通电,自由移动离子,氧化还原反应,电,化学,巩固提高：,1、判断 （1）电解、电离均需要通电才能实现（ ）,（2）电解质溶液导电过程就是电解过程( ）,2.下列关于电解池的说法正确的是（ ） A 电源的负极就是阴极 B 与直流电流正极相连的是阴极 C 与直流电源负极相连的电极上发生还原反应 D 阳极上发生还原反应,AC,电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。,以电解氯化铜溶液为例,实验2：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）,（3）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 总式：,（2）判断离子的放电顺序： 阳离子氧化性：Cu2+H+ 阴离子还原性：Cl-OH-,（4）分析电解质溶液的变化情况： 氯化铜溶液浓度降低,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。,活性材料作电极时：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。 用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -SO42- NO3 - (等含氧酸根离子）F-,阳极：,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) 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：,阴极:,本质是电解水型：,含氧酸 强碱 活泼金属的含氧酸盐,本质是电解电解质本身,无氧酸 不活泼金属的无氧酸盐 氟化物例外,放氢生碱型,活泼金属的无氧酸盐,放氧生氢型,不活泼金属的含氧酸盐,如N,KNO3,H2SO4,如HI,CuCl2,如MC，,如CSO4，,惰性电极电解电解质溶液的规律,电解原理工作示意图,原电池和电解池的比较,化学能转化为电能,电能转化为化学能,正极、负极,阴极、阳极,负极：本身失电子，发生氧化反应 正极：溶液中阳离子（或O2）得电子,发生还原反应,阴极：阳离子得电子，发生还原反应 阳极：惰性电极：阴离子失电子发生氧化反应 活性电极：本身失电子，发生氧化反应,电子由负极流出经外电路流入正极,电子由电源负极流出经导线流向阴极阳离子得电子；阴离子在阳极失电子经导线流向电源正极,1、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. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,2、以石墨作电极分别电解下列溶液，电解质和水的量都发生变化的是（ ） A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,3、以石墨作电极电解水时，可用来增强导电性的物质是（ ），溶液pH值变大的是（ ） A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH,练习,B,BC,AD,CD,4、以石墨作电极分别电解下列溶液，,1、 Na2S溶液,2、AgNO3溶液,以上溶液，电解后碱性增强的有 ， 电解后酸性增强的有 。,1，3,2，4,3、 FeCl2溶液,4、 NaHSO4溶液,5、串联电解熔融KCl、MgCl2、Al2O3一段时间后，析出K、Mg、Al的物质的量之是 。,6、c作为笔在左边纸上写字，字迹变蓝，则b是极，c上发生的反应为，d的总化学反应方程式为。,6:3:2,正,2I-2e- =I2,二、电解原理的重要应用,阳极放出有刺激性气味的气体,阴极放出无色无味的气体,1、电解饱和食盐水,电极反应方程式,阴极： 2H+ +2e- = H2,阳极：2Cl- - 2e- = Cl2,注意：阴极区pH值升高，酚酞变红（阴极与负极相连）,+,-,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+ 杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au如何除去？,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：,+,-,铁片,锌片,电镀液 (ZnCl2溶液),Zn2+H+，则Zn2+放电,4、电镀锌,阴极： Zn2+ + 2e- = Zn （还原反应） 因离子浓度远大于离子浓度 阳极： Zn 2e- = Zn2+ （氧化反应）,关于电镀的生产和污染及防治,阳极,阴极,电解质Al2O3 Na3AlF3,碳块,阴极： 4Al3+ + 12e- = 4Al,阳极： 6O2- - 12e- = 3O2,氯化铝的熔点很低，为何工业上不用电解氯化铝，而是电解氧化铝？,5、铝的冶炼,铝,小结,电解池 将电能转化为化学能的装置 阳极：与外接电源的正极相联 阴极：与外接电源的负极相联 惰性电极 阳极：阴离子放电（S2-、I、Br、Cl、OH） 阴极：阳离子放（Ag+、 Fe3+、 Cu2+、Fe2+、 Zn2+） 非惰性电极 阳极自身放电,
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