高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能--電解（第1課時(shí)）電解原理課件1 魯科版選修4-魯科版高二選修4化學(xué)課件

1、選修選修4第第1章第章第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能能-電解第電解第1課時(shí)電解原理課時(shí)電解原理1第課時(shí)電解的原理學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握電解、電解池概念掌握電解、電解池概念清晰地建立起電極反應(yīng)的概念。清晰地建立起電極反應(yīng)的概念。能正確地判斷電解池的陰極和陽(yáng)極。能正確地判斷電解池的陰極和陽(yáng)極。掌握一些常見(jiàn)離子的放電順序。掌握一些常見(jiàn)離子的放電順序。會(huì)正確地書寫電極反應(yīng)。會(huì)正確地書寫電極反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)：在反應(yīng)過(guò)程中有元素化合價(jià)變化變化的化 學(xué)反應(yīng)。 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移還原反應(yīng)：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)氧化反應(yīng)：元素化合價(jià) 的反應(yīng)，即 電子的反

2、應(yīng) 。電解質(zhì)電解質(zhì)：在水溶液里或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電導(dǎo)電的化合物。從概念看從概念看，電解質(zhì)導(dǎo)電的前提條件前提條件是 ： 。 即存在 的離子 。 升高升高失去失去 降低降低得到得到溶于水或受熱融化溶于水或受熱融化自由移動(dòng)自由移動(dòng)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)導(dǎo)電的原因?qū)щ姷脑颍弘x子的 。 定向移動(dòng)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。離子離子鈉和氯氣的反應(yīng)鈉和氯氣的反應(yīng)2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H(298K)=-822.3KJ.mol-1NaCl Na+Cl2熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式:能量能量?一、電解原理一、電解原理交流研討交流研討1.熔融氯化鈉中存在哪

3、些離子？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？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？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)？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？的變化？Na+ 和和 Cl-無(wú)規(guī)則的自由移動(dòng)無(wú)規(guī)則的自由移動(dòng)發(fā)生定向移動(dòng)發(fā)生定向移動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉用惰性（石墨）電極電解熔融的氯化鈉現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽(yáng)極：有氣泡，有陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使刺激性氣味，并能使 濕潤(rùn)的濕潤(rùn)的KI-淀淀 粉試紙粉試紙變藍(lán)（變藍(lán)（Cl2

4、) 陰極：有金屬鈉析出陰極：有金屬鈉析出陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極氯氯氣氣鈉鈉熔融熔融NaCl Na+Cl-ClClClClNa+Na+ClClClClNa+Na+ClClClClNaNaCl2Cl2Na+、Cl無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)Na+、Cl定向運(yùn)動(dòng)定向運(yùn)動(dòng)Na+、Cl發(fā)生電子得失發(fā)生電子得失陰陽(yáng)兩極上陰陽(yáng)兩極上生成生成Na、Cl2ee【實(shí)驗(yàn)分析】通電前：通電前：分析熔融電解質(zhì)中的離子情況分析熔融電解質(zhì)中的離子情況 通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電）Na+移向與電源移向與電源負(fù)極負(fù)極相連的電極，得到相連的電極，得到電子變成電子變成Na，發(fā)生，發(fā)生還原還原反應(yīng)。反應(yīng)。Cl-移向與電源移向與電源

5、正極正極相連的電極，失去電相連的電極，失去電子變成子變成Cl，發(fā)生，發(fā)生氧化氧化反應(yīng)。反應(yīng)。做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)陽(yáng)離子陽(yáng)離子：Na+陰離子陰離子：Cl-1. 1.電解的定義電解的定義: : 使使電流電流通過(guò)通過(guò)電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶液液而在而在陰陽(yáng)兩極陰陽(yáng)兩極引起引起氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)的過(guò)的過(guò)程。程。2.2.電解池的概念電解池的概念: : 借助借助氧化還原反氧化還原反應(yīng)應(yīng)，把，把電能電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為化學(xué)能化學(xué)能的裝置的裝置. .陽(yáng)極陽(yáng)極：陰極：陰極：說(shuō)明：說(shuō)明：1. 1.惰性電極：用惰性電極：用石墨、金、鉑石墨、金、鉑等材料等材料 做的電極，做的電極，一般通電條件下不發(fā)生反應(yīng)一般通電條件下

6、不發(fā)生反應(yīng)； 2. 2.活性電極：用活性電極：用鐵、鋅、銅鐵、鋅、銅等還原性等還原性 較強(qiáng)金屬做的電極，較強(qiáng)金屬做的電極，活性電極作陽(yáng)極時(shí)，活性電極作陽(yáng)極時(shí)， 優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)。優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)。 與電源與電源正極正極相連，相連，陰離子陰離子移向此極，移向此極，失去失去電子，發(fā)生電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 與電源與電源負(fù)極負(fù)極相連，相連，陽(yáng)離子陽(yáng)離子移向此極，移向此極，得到得到電子，發(fā)生電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)4.電極名稱及電極反應(yīng)式電極名稱及電極反應(yīng)式陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極陽(yáng)離子陽(yáng)離子陰離子陰離子得得電電子子還還原原反反應(yīng)應(yīng)失失電電子子氧氧化化反反應(yīng)應(yīng)5.5.電極產(chǎn)物的判斷，電極反應(yīng)的書寫電極產(chǎn)

7、物的判斷，電極反應(yīng)的書寫陽(yáng)極陽(yáng)極：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)陰極陰極：2Na+ +2e- 2Na 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 2NaCl 2Na+Cl2 通電通電總反應(yīng)式總反應(yīng)式：注意注意：書寫電極反應(yīng)式一定要遵守：書寫電極反應(yīng)式一定要遵守電子守恒電子守恒H2OH+ + OH-2H2O = 2H2+O2通電通電思思 考考H2OH+OH-陰陰極極陽(yáng)極陽(yáng)極4OH-O2+2H2O+4e-氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)4H+4e-2H2還原反應(yīng)還原反應(yīng)2H2O = 2H2+O2通電通電水的水的電離與電解電離與電解 電電 離離 電電 解解條條 件件過(guò)過(guò) 程程特特 點(diǎn)點(diǎn)聯(lián)聯(lián) 系系電解質(zhì)溶于水或電解質(zhì)溶于水或受

8、熱受熱 熔融狀態(tài)熔融狀態(tài)電解質(zhì)電離后再通電解質(zhì)電離后再通直流電直流電電解質(zhì)電離成為自電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子由移動(dòng)的離子 陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 通電只產(chǎn)生自由移動(dòng)的只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子離子發(fā)生了氧化還原反應(yīng)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生了新物質(zhì)產(chǎn)生了新物質(zhì)電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上例例2NaCl=2Na+Cl2例例NaCl=Na+Cl-實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象：現(xiàn)象： 陽(yáng)極：有氣泡，有陽(yáng)極：有氣泡，有 刺激性氣味，并能使刺激性氣味，并能使 濕潤(rùn)的濕潤(rùn)的

9、KI-淀淀 粉試紙粉試紙 變藍(lán)（變藍(lán)（Cl2) 陰極：碳棒上有一層陰極：碳棒上有一層 紅色的銅析出紅色的銅析出陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極氯氯氣氣銅銅CuCl2溶液溶液實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液通電前：通電前：分析氯化銅溶液中的離子情況分析氯化銅溶液中的離子情況 通電后：通電后：（必須直流電）（必須直流電）Cu2+ 、H+移向陰極，移向陰極， Cu2+得到電子變成得到電子變成Cu，發(fā)生，發(fā)生還原還原反應(yīng)。反應(yīng)。Cl- 、OH-移向陽(yáng)極，移向陽(yáng)極， Cl-失去電子變成失去電子變成Cl2，發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)。反應(yīng)。做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)陽(yáng)離子陽(yáng)離子：Cu2

10、+ 、H+陰離子陰離子：Cl- 、OH-【實(shí)驗(yàn)分析】電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：陽(yáng)極陽(yáng)極：2Cl- Cl2 + 2e- 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)陰極陰極：Cu2+ +2e- Cu 還原反應(yīng)還原反應(yīng) CuCl 2 Cu+Cl2 通電通電總反應(yīng)式總反應(yīng)式：思考：如何才能正確判斷出陰陽(yáng)兩極的電極產(chǎn)物？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)離子了解陰、陽(yáng)離子得、失得、失電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱離子的放電順序離子的放電順序陰離子陰離子 ：陽(yáng)離子陽(yáng)離子 ： 與金屬活動(dòng)順序相反。即與金屬活動(dòng)順序相反。即K +、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+ Sn2+

11、 、Pb2+ (H+) Cu2+ 、Fe3+ 、 Hg2+ 、 Ag+. 得得e能力依次能力依次增強(qiáng)增強(qiáng)活性電極活性電極陰離子。即：陰離子。即：失失e 能力依次能力依次減弱減弱Cu 、 Hg 、 Ag S2、I 、 Br 、 Cl 、OH （ NO3 、SO4 2 含氧酸根）含氧酸根）【知識(shí)支持知識(shí)支持】 實(shí)例實(shí)例電極反應(yīng)電極反應(yīng)濃度濃度變化變化如何如何復(fù)原復(fù)原 氯化鈉溶液氯化鈉溶液陽(yáng)極陽(yáng)極: 2Cl- 2e- Cl 2陰極陰極: 2H + 2e- H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 電解電解減減 小小 加加HCl陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極氯氯氣氣氫氫氣氣NaCl溶液溶液趁熱打鐵趁

12、熱打鐵觀察對(duì)比原電池和電解池，總結(jié)電解池的構(gòu)成條件。陽(yáng)極陰極CCCuCl2溶液-+正極 稀硫酸Zn Cu負(fù)極 陽(yáng)極陰極CCCuCl2溶液- +構(gòu)成電解池的條件（1）外接直流電源。（2）兩個(gè)固體電極材料插入電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)中。觀看電解氯化銅溶液的模擬，體會(huì)電解原理的內(nèi)容。 陽(yáng)極陰極eCu2+ + 2e=Cu (還原反應(yīng))工作原理：2Cl-2e=Cl2 (氧化反應(yīng))(缺少電子)(富集大量電子)陰極：陽(yáng)極：Cu2+、H+、Cl-、OHe-CCCuCl2溶液總反應(yīng)： CuCl2 = Cu +Cl2通電陰極：陽(yáng)極：Ag+Fe3+Cu2+H+（先于H+放電） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+

13、 濃度大時(shí)先于 H+放電 H+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 水中H+先放電金屬電極（除Pt、Au）S2-IBrClOH含氧酸根離子二、陰、陽(yáng)離子放電的一般順序陽(yáng)離子氧化性強(qiáng)的先得電子陰離子 還原性強(qiáng)的先失電子重點(diǎn)記憶：Ag+Cu2+H+ Mg2+Na+Ca2+K+水溶液中H+先得電子，Mg2+等不得電子。分析電解反應(yīng)的一般思路：明確陰、陽(yáng)極；溶液中存在哪些離子根據(jù)放電順序分析，得出產(chǎn)物陰陽(yáng)兩極附近有哪些離子掌握過(guò)程方法，事半功倍喲！陽(yáng)極材料：活性電極(除鉑、金以外的金屬)：惰性電極 (石墨、鉑、金)：電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程就是電解過(guò)程?；钚躁?yáng)極先于陰離子放電；陰極不參與電解反應(yīng)。陰離

14、子放電；陽(yáng)極自身失電子。電解質(zhì)類型電解質(zhì)類型 實(shí)例實(shí)例電解對(duì)象電解對(duì)象電解類型電解類型最高價(jià)含氧酸最高價(jià)含氧酸強(qiáng)堿強(qiáng)堿最高價(jià)含氧酸強(qiáng)堿鹽最高價(jià)含氧酸強(qiáng)堿鹽無(wú)氧酸無(wú)氧酸 無(wú)氧酸不活潑金屬鹽無(wú)氧酸不活潑金屬鹽無(wú)氧酸活潑金屬鹽無(wú)氧酸活潑金屬鹽含氧酸不活潑金屬鹽含氧酸不活潑金屬鹽HNO3H2ONaOHH2ONaNO3H2O電解水型HClHClCuCl2CuCl2電解質(zhì)分解型NaCl溶質(zhì)和水放氫生堿AgNO3溶質(zhì)和水放氧生酸電解的類型（惰性電極）考點(diǎn)考點(diǎn) 1 電極反應(yīng)式、電解總方程式的電極反應(yīng)式、電解總方程式的書寫書寫 1.電極反應(yīng)式的書寫電極反應(yīng)式的書寫(1)判斷電解池的陰、陽(yáng)極判斷電解池的陰、陽(yáng)極:

15、根據(jù)外接電源的正負(fù)極判斷根據(jù)外接電源的正負(fù)極判斷:正極連接陽(yáng)極正極連接陽(yáng)極;負(fù)極連接陰極。負(fù)極連接陰極。根據(jù)電流方向判斷根據(jù)電流方向判斷:電流從正極流向陽(yáng)極電流從正極流向陽(yáng)極,從陰極流入負(fù)極。從陰極流入負(fù)極。根據(jù)離子流向判斷根據(jù)離子流向判斷:陰離子移向陽(yáng)極陰離子移向陽(yáng)極,陽(yáng)離子移向陰極。陽(yáng)離子移向陰極。根據(jù)電極產(chǎn)物判斷根據(jù)電極產(chǎn)物判斷:電極溶解、逸出電極溶解、逸出O2(或極區(qū)變酸性或極區(qū)變酸性)或或Cl2陽(yáng)極陽(yáng)極;析出金屬、逸出析出金屬、逸出H2(或極區(qū)變堿或極區(qū)變堿性性)陰極。陰極。(2)分析電極產(chǎn)物分析電極產(chǎn)物:首先明確陽(yáng)極材料和溶液中存在的所有離子首先明確陽(yáng)極材料和溶液中存在的所有離子,

16、然后根據(jù)如下然后根據(jù)如下規(guī)律分析判斷規(guī)律分析判斷:(3)書寫電極反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式:注意電解質(zhì)溶液的環(huán)境。若電解質(zhì)溶液中的離子與電極產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)注意電解質(zhì)溶液的環(huán)境。若電解質(zhì)溶液中的離子與電極產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng),一一般也要把該離子寫進(jìn)電極反應(yīng)式。般也要把該離子寫進(jìn)電極反應(yīng)式。注意質(zhì)量守恒、電子守恒和電荷守恒。注意質(zhì)量守恒、電子守恒和電荷守恒。2.電解總方程式的書寫電解總方程式的書寫(1)必須在連接號(hào)上標(biāo)明通電或電解。必須在連接號(hào)上標(biāo)明通電或電解。(2)只是電解質(zhì)被電解只是電解質(zhì)被電解,電解化學(xué)方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)電解化學(xué)方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)物。如電解物。如電解CuCl2溶液溶液:CuC

17、l2 Cu+Cl2。 電解電解=(3)只有水被電解只有水被電解,只寫水及電解產(chǎn)物即可。如電只寫水及電解產(chǎn)物即可。如電解稀硫酸、電解解稀硫酸、電解NaOH溶液、電解溶液、電解Na2SO4溶液時(shí)溶液時(shí),化學(xué)方程式化學(xué)方程式應(yīng)寫為應(yīng)寫為2H2O 2H2+O2。(4)電解質(zhì)、水同時(shí)被電解電解質(zhì)、水同時(shí)被電解,則都要寫進(jìn)化學(xué)方程則都要寫進(jìn)化學(xué)方程式。如電解飽和食鹽水式。如電解飽和食鹽水:2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH。通電通電同步練習(xí)1.電解可使非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。( )分析：電解是通過(guò)外力作用使反應(yīng)發(fā)生，通常不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。通電后可以進(jìn)行反應(yīng)。2.電解池中的陽(yáng)極發(fā)生還

18、原反應(yīng)。( )分析：在陽(yáng)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)。3.在電解質(zhì)溶液中，依靠電子的定向移動(dòng)導(dǎo)電。( )分析：在電解質(zhì)溶液中，在通電的條件下通過(guò)陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)來(lái)導(dǎo)電。4.金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電原理是相同的。( )分析：導(dǎo)體依靠電子的定向移動(dòng)導(dǎo)電，溶液靠陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng)導(dǎo)電。5.氯堿工業(yè)指電解熔融氯化鈉來(lái)獲得堿金屬鈉及氯氣。( )分析：氯堿工業(yè)指電解飽和食鹽水來(lái)獲得氫氧化鈉及氯氣、氫氣。 6.如圖是電解如圖是電解CuCl2溶液的裝置，溶液的裝置，其中其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是斷正確的是 ()Aa為負(fù)極，為負(fù)極，b為正極為正極Ba為陽(yáng)極，為陽(yáng)極，b為陰極為陰極C電解過(guò)程中，電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加電極質(zhì)量增加D電解過(guò)程中，氯離子濃度不變電解過(guò)程中，氯離子濃度不變C 解析電流從電源的正極流出，故電流從電源的正極流出，故a為正極，為正極，b為負(fù)極；為負(fù)極；c為陽(yáng)極，為陽(yáng)極， d為陰極。電解時(shí)，因?yàn)殛帢O。電解時(shí)，因Cu2移向陰極移向陰極d，在陰，在陰極放電逸出極放電逸出Cu，故，故d電極質(zhì)量增加；電極質(zhì)量增加；Cl移向陽(yáng)極移向陽(yáng)極c，在，在陽(yáng)極放電逸出陽(yáng)極