化學(xué)選修四第4章第3節(jié)

1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第3節(jié) 電解池（課時1） 本節(jié)課采取的設(shè)計思路是：先讓學(xué)生動手實驗（電解氯化銅溶液）分析實驗現(xiàn)象、交流結(jié)論依據(jù)實驗結(jié)論提升知識，歸納出電解的定義與電解池的組成 分析電解可能的產(chǎn)物并動手實驗（電解氯化鈉溶液、硫酸銅溶液） 歸納分析、解決電解問題的方法 利用結(jié)論解決實際問題，落實知識 。 首先觀察電解氯化銅溶液實驗，引入電解和電解池的概念、反應(yīng)原理、電解池的裝置形成條件，接著探討電解池正負(fù)極的判別，陰、陽離子放電順序的講解 。電極反應(yīng)的書寫采用歸納法講解，由“一堿二酸類鹽”的電極反應(yīng)式書寫歸納出電極反應(yīng)式的書寫。電解原理應(yīng)用講述順序為：氯堿工業(yè)、精煉銅、電鍍、冶煉

2、鋁。實驗現(xiàn)象：如圖所示，將兩根石墨棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極連接，浸入U型管的CuCl2溶液中 ，再接通12V直流電,觀察現(xiàn)象。約35min后切斷電源。陽極-與電源正極相連的碳棒有氣泡產(chǎn)生，且有刺激性氣味，與電源負(fù)極相連的碳棒上有紅色的固體析出.陰極- Cl2Cu 能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán). 一、電解的基礎(chǔ)知識 1、電解 使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔化的電解質(zhì))而在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程2、電解池（1）概念：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 （2）形成條件 (1) 有外加電源(3) 與電解質(zhì)溶液(或熔化的電解質(zhì))形成 閉合回路（2）有陰陽兩個電極陽極陰極AgNO3溶液e- e- 電子流向（3

3、）反應(yīng)原理陽離子陰離子陰極陽極電極反應(yīng)： 4OH-4e- =2H2O+O2電極反應(yīng)：Ag+e- =Ag氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電解總反應(yīng):4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3電解碳棒碳棒3、電解池中正負(fù)極的判斷如何判斷電解池的正負(fù)極？（2）根據(jù)電子流動的方向判斷（3）根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)判斷與電源負(fù)極相連的為陰極，與電源正極相連的為陽極； 電子流出的一極為陽極，電子流進(jìn)的一極為陰極；發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為陽極；發(fā)生還原反應(yīng)一極的為陰極（1）根據(jù)電源正負(fù)極判斷4、電極反應(yīng)式和電解總反應(yīng)式的書寫如何書寫電解池的電極反應(yīng)式？（1）陽極：注意是否是惰性電極(C .Pt.Au)（2）陰極： 失電子的一極,發(fā)

4、生氧化反應(yīng),需判斷什么物質(zhì)發(fā)生了氧化反應(yīng),生成了什么物質(zhì)。 得電子的一極,發(fā)生還原反應(yīng),需判斷什么物質(zhì)發(fā)生了還原反應(yīng),生成了什么物質(zhì)。注意：總反應(yīng)式 = 陽極反應(yīng)式 + 陰極反應(yīng)式陽極的電極反應(yīng)：4OH-4e-=2H2O+O2陰極的電極反應(yīng)：Ag+e-=Ag電解總反應(yīng):4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3電解怎么判斷陰陽離子的放電順序（即失或得電子的順序）？（1）陰極:陽離子放電由難到易(離子濃度接近時)（3）活性電極作陽極時先放電變成陽離子常見陰陽離子放電順序K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Hg2+ A

5、g+（2）陽極:陰離子放電由難到易F- ROmn- OH- Cl- Br- I- S2-電解電解類型類型 舉舉 例例 電極反應(yīng)電極反應(yīng) 溶液溶液pHpH變化變化 溶液復(fù)溶液復(fù)原方法原方法 物質(zhì)類別物質(zhì)類別 實例實例 水水電電解解含氧酸含氧酸H H2 2SOSO4 4 強堿強堿NaOH NaOH 活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽 NaNa2 2SOSO4 4 溶溶質(zhì)質(zhì)電電解解無氧酸無氧酸 HCl HCl 不活潑金屬不活潑金屬的無氧酸鹽的無氧酸鹽 CuClCuCl2 2 溶質(zhì)和溶質(zhì)和水同時水同時電解電解活潑金屬的活潑金屬的無氧酸鹽無氧酸鹽 NaCl NaCl 不活潑金屬不活潑金屬的含氧酸鹽的含

6、氧酸鹽 CuSOCuSO4 4 5.電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的規(guī)律小結(jié)： 陽極：4OH-4e=O2+2H2O陰極：4H+4e=2H2陽極2Cl-2e =Cl2陰極：4H+4e=2H2陽極:2Cl-2e- =Cl2陰極：Cu2+2e=Cu陽極:2Cl-2e = Cl2陰極：2H2O+2e=H2+2OH- 陽極：4OH-4e=O2+2H2O陰極：2Cu2+4e=2Cu減小增大不變增大增大減小H2OHClCuCl2 HClCuO 例以石墨碳棒為電極，請寫出分別電解下列溶液時,在陰、陽兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)式及總的化學(xué)方程式。(1)NaCl溶液: (2)CuSO4溶液: 陽極：4OH-4e-2H2O+O

7、2 或(4H2O 4H+4OH-) 陰極：2Cu2+ +4e-2Cu 電解總反應(yīng)式：2Cu2+2H2OCu+O2+4H+陽極：2Cl-2e-=Cl2陰極：2H+2e-=H2 或(2H2O 2H+2OH-)總反應(yīng)方程式：2Cl-+2H2O = Cl2+H2+2OH- 電解想一想，H+應(yīng)該在哪一極生成？OH-在哪一極？（1）生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陰極：碳鋼 陽極：鈦陽離子交換膜：只允許陽離子通過(Cl、OH離子和氣體不能通過)，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 （2）離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成 ，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。方法:離子交換膜法制

8、燒堿概念：電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣二、電解原理的應(yīng)用 :氯堿工業(yè)+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜 陽極極金屬鈦網(wǎng)陰極極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室2.銅的電解精煉 一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅 含雜質(zhì)(Zn Fe Ni Ag Au 等)純銅粗銅陽極： Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e- Zn Fe Ni CuAg

9、 Au 陰極: Cu2+ + 2e- Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液溶液3. 電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應(yīng)用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個致命的缺點，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，鐵片銅片硫酸銅溶液電極： 陽極鍍層金屬 或惰性電極 陰極待鍍金屬制品 電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。 溶液中CuSO

10、4的濃度保持不變或變小陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al4.冶煉鋁通電總式：2Al2O3 4Al+3O2 原理:助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉）陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補充思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3?電解池電解池電解精煉池電解精煉池電鍍池電鍍池定定義義形形成成條條件件電電極極名名稱稱將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。兩電極接直流電源電極插人電解質(zhì)溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液須含有鍍層金屬的離子陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極電解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子陽極：不純金屬；陰極：純金屬陽極：氧化反應(yīng)陰