第四章

化學(xué)反應(yīng)與電能第二節(jié)

電解池課時1電解池的工作原理課堂導(dǎo)入課堂學(xué)習(xí)電解原理生活中所用的銅制品純度都達(dá)到了99.99%，大自然中很難得到如此純度的銅，那么，我們是通過什么方式得到的呢？課堂學(xué)習(xí)電解原理電解過程可以看作外接電源提供的電能，借助電解池將還原劑的電子轉(zhuǎn)移給了氧化劑。電解：使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。電解池(電解槽)：把電能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。課堂學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)電解原理在U形管中注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極。把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒附近。接通直流電源，觀察U形管內(nèi)的現(xiàn)象和試紙顏色的變化。實驗現(xiàn)象：與負(fù)極相連的石墨棒逐漸覆蓋一層紅色的固體；與正極相連的石墨棒有氣泡產(chǎn)生，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。實驗結(jié)論：CuCl2溶液在通電條件下生成了Cu和Cl2。課堂學(xué)習(xí)電解原理陽離子(Cu2+)向陰極(與直流電源的負(fù)極相連)遷移，陰極上Cu2+得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。陰離子(Cl-)向陽極(與直流電源的正極相連)遷移，陽極上Cl-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。水分子也會電離，即溶液中存在著H+和OH-，這些離子是否參與反應(yīng)呢？Cu2+、H+向陰極遷移；Cl-、OH-向陽極遷移。陰極發(fā)生還原反應(yīng)，說明Cu2+氧化性強(qiáng)于H+；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，說明Cl-還原性強(qiáng)于OH-?？偡磻?yīng)：Cu2++2Cl-=Cu+Cl2↑。課堂學(xué)習(xí)電解原理離子放電順序?qū)嵸|(zhì)：陰極：電極本身不參與反應(yīng)，按陽離子氧化性強(qiáng)弱順序放電；陽極：若是金屬電極，則電極本身失電子變?yōu)殛栯x子，若為惰性電極(金、鉑、石墨)，按陰離子還原性強(qiáng)弱順序放電。課堂學(xué)習(xí)電解原理根據(jù)放電順序，能夠發(fā)現(xiàn)以水電離的H+和OH-為分界線，電解分為下面幾個類型：電解本身型，主要是無氧酸和氫后金屬無氧酸鹽，如CuCl2

、HCl；放氫生堿型，主要是氫前金屬無氧酸鹽，如NaCl；放氧生酸型：主要是氫后金屬含氧酸鹽，如CuSO4、AgNO3；電解水型：主要是含氧酸、強(qiáng)堿和氫前金屬含氧酸鹽，如Na2SO4、H2SO4、NaOH。課堂學(xué)習(xí)電解原理電解本身型(如CuCl2溶液)陰極： Cu2++2e-=Cu陽極： 2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)： Cu2++2Cl-=Cu+Cl2↑電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需要加入一定量的溶質(zhì)。電解水型(如Na2SO4溶液)陽極：

2H2O

-4e-=

4H++O2↑陰極： 4H2O+4e-=2H2↑+4OH-總反應(yīng)： 2H2O=O2↑+2H2↑電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來的濃度，只需加入一定量的水。放氧生酸型(如CuSO4溶液)陽極： 4OH-

-4e-=2H2O+O2↑陰極： 2Cu2++4e-=

2Cu總反應(yīng)： 2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4

電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。課堂學(xué)習(xí)電解原理放氫生堿型(如NaCl溶液)陽極： 2Cl-

-2e-=Cl2↑陰極： 2H++2e-=

H2↑總反應(yīng)： 2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑電解后溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。書寫電極反應(yīng)式及總方程式的方法：判斷電極材料；明確溶液中存在哪些離子(包括水的電離，并分成陽離子組和陰離子組)；判斷陰陽離子的放電順序；根據(jù)陽極氧化，陰極還原完成電極反應(yīng)式(注意得失電子守恒)；由陰陽兩電極反應(yīng)式，合并得總反應(yīng)式(弱電解質(zhì)的須保持分子形式)。課堂學(xué)習(xí)根據(jù)下方原理圖思考，陰極區(qū)和陽極區(qū)的產(chǎn)物種類、檢驗方法以及pH變化情況。氯堿工業(yè)課堂學(xué)習(xí)課堂學(xué)習(xí)氯堿工業(yè)陰極可以更換，使用金屬材料，可以增強(qiáng)電解池的導(dǎo)電性能。該實驗?zāi)芊窀鼡Q鐵為電極材料，能否更換電解槽為實驗裝置？不能使用電解槽，Cl2與NaOH溶液反應(yīng)，H2與Cl2混合易爆炸。將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還能選擇性地通過離子，從而平衡電荷，形成閉合回路。課堂學(xué)習(xí)氯堿工業(yè)采用陽離子交換膜，電解原理如右圖所示。課堂學(xué)習(xí)氯堿工業(yè)將飽和氯化鈉溶液換成熔融狀態(tài)下的氯化鈉，即工業(yè)制備金屬鈉。陽極：2Na++2e-

=2Na陰極：2Cl--2e-

=Cl2↑總反應(yīng)：2NaCl(熔融)=2Na+Cl2↑下列關(guān)于電解池工作原理的說法中，錯誤的是 (

)A．電解池是一種將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置B．電解池中發(fā)生的反應(yīng)是非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)C．電解池工作時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)D．與原電池不同，電解池放電時，電極本身不會參加電極反應(yīng)課堂鞏固D某同學(xué)將電解池工作時電子、離子流動方向及電