化學反應與電能電解池復習回顧2化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置——原電池伏打電堆是1800年3月20日意大利教授伏打發(fā)明了世界上第一個發(fā)電器，也就是電池組，伏打電堆開創(chuàng)了電學發(fā)展的新時代。伏打電堆是由多層銀和鋅疊合而成，其間隔有浸漬水的物質(zhì)，亦稱伏打電池。這是最早的化學電源，為電學研究提供了穩(wěn)定的容量較大的電源，成為電磁學發(fā)展的基礎。電壓單位伏特即是以其名命名的。1789年，意大利生理學家伽法尼（L.Galvani,1737—1798）在一次解剖青蛙時，把銅鉤鉤著的青蛙腿掛在陽臺的鐵欄桿上，偶然發(fā)現(xiàn)蛙腿每次接觸鐵欄桿就會抽搐一次。經(jīng)過研究，伽法尼認為這種肌肉收縮作用是“動物電”引起的。情境再現(xiàn)1800年伏特發(fā)明了伏打電池后，被威廉-尼克森和安東尼-卡萊爾用于電解水。1807年英國化學家戴維(S.H.Davy,1778-—1829）利用伏打電堆電解制得鉀和鈉，后來又陸續(xù)制得了鎂、鈣、鍶、鋇等。1869年格拉姆發(fā)明直流發(fā)電機后，電解水逐漸成為一種廉價制氫的方法。電能直接轉(zhuǎn)化為化學能的裝置——電解池(或電解槽)任務一探究電解原理4任務一探究電解原理5電解實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論與電源負極相連的一極上生成氣體體積為20mL與電源正極相連的一極上生成氣體體積為10mL與電源正極相連的一極上生成的氣體能使帶火星的木條復燃與電源負極相連的一極上生成的氣體能點燃2H2O

2H2↑+O2↑產(chǎn)生了氧氣產(chǎn)生了氫氣兩極產(chǎn)生的氣體的體積比為2:1發(fā)生了氧化反應發(fā)生了還原反應思考：若將水換成CuCl2溶液，預計會觀察到什么現(xiàn)象？陽極陰極任務一探究電解原理【實驗4-2】在U形管中注入質(zhì)量分數(shù)為25%的CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極材料(如圖)，把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的電極附近。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。陽極陰極任務一探究電解原理實驗現(xiàn)象2實驗分析2任務一探究電解原理實驗現(xiàn)象1實驗分析1(陰極)(陽極)陰極的石墨棒上逐漸覆蓋一層紅色物質(zhì)陰極石墨棒上析出金屬銅陽極石墨棒上產(chǎn)生刺激性氣味的氣體，濕潤的KI-淀粉試紙先變藍，后褪色。陽極石墨棒產(chǎn)生了氯氣發(fā)生還原反應發(fā)生氧化反應總反應：CuCl2Cu+Cl2↑電解任務一探究電解原理思考1：試從微觀角度分析，CuCl2溶液電解生成Cu和Cl2的原理是什么？離子自由運動（不規(guī)則運動）離子定向移動陽離子移向電解池陰極；陰離子移向電解池陽極。任務一探究電解原理思考2：CuCl2溶液中存在哪些離子？這些離子如何移動？(陰極)(陽極)CuCl2=Cu2++2Cl-H2O?H++OH-任務一探究電解原理思考3：電解池中如何形成閉合回路？(陰極)(陽極)CuCl2=Cu2++2Cl-H2O?H++OH-內(nèi)電路：離子的定向移動。外電路：電子的定向移動。e-e-e-e-e-e-任務一探究電解原理思考4：電解池中陰極和陽極分別發(fā)生什么反應？(陰極)(陽極)CuCl2=Cu2++2Cl-H2O?H++OH-內(nèi)電路：離子的定向移動。外電路：電子的定向移動。e-e-e-e-e-e-得到電子，發(fā)生還原反應失去電子，發(fā)生氧化反應Cu2+＞H+

Cl-

＞OH-得電子能力失電子能力任務一探究電解原理氧化反應2Cl--2e-=Cl2↑還原反應Cu2++2e-

=Cu陽極陰極總反應電解使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而引起氧化還原反應的過程。放電當離子到達電極時，失去/獲得電子，發(fā)生氧化/還原反應的過程。Cu2++2Cl-

==Cu+Cl2↑電解思考5：當Cu2+和Cl-反應完以后，此時電解能否繼續(xù)進行？為什么？電子守恒思考與討論P105：請結(jié)合所學內(nèi)容，建立反映電解池工作原理的示意圖，示意圖需要包括：（1）電解池的組成（2）標明氧化反應與還原反應的區(qū)域（3）標明電子和離子的移動方向思考與討論e-e-氧化反應還原反應陰離子+陽離子-1)外加直流電源陽極：接電源正極陰極：接電源負極2)兩個電極3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)4)形成閉合回路陽極、陰極電解池的工作原理任務一探究電解原理e-e-氧化反應還原反應陰離子+陽離子-思考6：如何判斷電解池的陰極和陽極？氧化反應還原反應陽極陰極陰離子移向______；陽離子移向______陽極陰極離子流向反應類型電子流向由電源____極流向____極由____極流向電源____極負陰陽正與電源正極相連的是電解池的陽極，與電源負極相連的是電解池的陰極。課堂訓練③⑥1.分析下圖，屬于電解池的有（）課堂訓練2.如圖所示是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關判斷正確的是(

)A．a(chǎn)為負極、b為正極B．a(chǎn)為陽極、b為陰極C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加D．電解過程中，氯離子濃度不變C課堂訓練3.某同學將電解池工作時電子、離子的移動方向及電極種類等信息表示在下圖中，下列有關分析完全正確的是()B任務二電解原理的應用思考7：若將電解氯化銅溶液改為電解氯化鈉溶液，反應現(xiàn)象如何？會有哪些產(chǎn)物生成？任務二電解原理的應用1、電解飽和食鹽水陰極陽極現(xiàn)象：鐵棒表面有氣泡產(chǎn)生，用點燃的木條靠近該氣體，能聽到輕微的爆鳴聲；滴有酚酞的溶液變紅色。現(xiàn)象：石墨棒表面有氣泡產(chǎn)生，用濕潤的KI-淀粉試紙靠近，試紙變藍,后褪色。結(jié)論：電解池陰極生成了H2和NaOH結(jié)論：電解池陽極生成了Cl2任務二電解原理的應用1、電解飽和食鹽水陰極陽極2Cl--2e-=Cl2↑總反應2H2O+2e-

=H2↑+2OH-2Cl-+2H2O===2OH-+H2↑+Cl2↑電解2NaCl+2H2O電解2NaOH+H2↑+

Cl2↑還原反應氧化反應陽離子移向陰極：Na+，H+(H2O)陰離子移向陽極：Cl-，OH-(H2O)得電子能力：H+>Na+失得電子能力：Cl->OH-任務二電解原理的應用離子交換膜電解槽陽離子交換膜離子交換膜法電解飽和食鹽水習慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)。任務二電解原理的應用1、電解飽和食鹽水陰極陽極2Cl--2e-=Cl2↑陽極陰極總反應2H2O+2e-

=H2↑+2OH-2Cl-+2H2O===2OH-+H2↑+Cl2↑電解點燃法檢驗H2酚酞檢驗溶液堿性濕潤淀粉-KI試紙檢驗Cl22NaCl+2H2O電解2NaOH+H2↑+

Cl2↑思考8：已知鐵棒為活性電極，石墨棒（鉑、金電極）為惰性電極，陰極使用活性電極或者惰性電極，對電解結(jié)果有影響嗎？為什么？任務二電解原理的應用思考8：已知鐵棒為活性電極，石墨棒（鉑、金電極）為惰性電極，陰極使用活性電極或者惰性電極，對電解結(jié)果有影響嗎？為什么？陰極陽極2H2O+2e-

=H2↑+2OH-Cu2++2e-

=Cu無影響。無論陰極為惰性電極（石墨、鉑、金電極）還是活性電極，均是溶液中氧化性強的粒子優(yōu)先得到電子，發(fā)生還原反應。任務二電解原理的應用1、電解飽和食鹽水陰極陽極2Cl--2e-=Cl2↑陽極陰極總反應2H2O+2e-

=H2↑+2OH-2Cl-+2H2O===2OH-+H2↑+Cl2↑電解點燃法檢驗H2酚酞檢驗溶液堿性濕潤淀粉-KI試紙檢驗Cl22NaCl+2H2O電解2NaOH+H2↑+

Cl2↑思考9：請預測若陽極使用活性電極或用惰性電極進行電解，對電解結(jié)果是否會有影響？為什么？任務二電解原理的應用【實驗探究】電解硫酸銅溶液銅片鐵釘-+CuSO4溶液陰極陽極鐵為活性電極，陰極使用活性電極對電解結(jié)果無影響。銅為活性電極，陽極為惰性電極或活性電極，會對電解結(jié)果造成影響嗎？任務二電解原理的應用【實驗探究】電解硫酸銅溶液任務二電解原理的應用【實驗探究】電解硫酸銅溶液陽極——活性電極Cu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu還原反應氧化反應陽離子移向陰極：Cu2+，H+(H2O)陰離子移向陽極：SO42-，OH-(H2O)得電子能力：Cu2+>H+(H2O)現(xiàn)象：銅片逐漸變薄、溶解銅片鐵釘-+CuSO4溶液陰極現(xiàn)象說明：銅片優(yōu)先于溶液中的離子失電子，發(fā)生氧化反應。30陽極——活性電極銅片鐵釘-+陰極CuSO4溶液石墨電極（惰性電極）電解氯化銅溶液利用電解原理在鐵釘表面電鍍銅Cu2++2e-=CuCu2++2e-=CuCu-2e-=Cu2+2Cl--2e-=Cl2↑陽極為惰性電極（石墨、鉑、金電極）時，由溶液中還原性強的粒子優(yōu)先失去電子，發(fā)生氧化反應；當陽極為活性電極時，電極本身優(yōu)先失去電子，發(fā)生氧化反應。任務二電解原理的應用2、電鍍定義：電鍍是一種利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝。目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加表面的硬度和美觀。思考10：請以鐵釘表面鍍銅為例分析，電鍍時，應如何選擇陰極和陽極材料以及電鍍液（即電解質(zhì)溶液）？陽極材料陽極反應陰極材料陰極反應電鍍液電鍍液變化電鍍金屬（如銅）待鍍金屬制品（如鐵釘）含鍍層金屬離子的溶液(Cu2+)Cu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu電鍍液濃度保持不變思考與討論e-e-氧化反應還原反應陰離子+陽離子-1)外加直流電源陽極：接電源正極陰極：接電源負極2)兩個電極惰性電極：C、Pt、Au等活性電極：Fe、Cu、Ag等3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)4)形成閉合回路陽極、陰極陽極電解池的工作原理任務二電解原理的應用思考11：如何書寫陰、陽極的電極方程式？①判斷陰、陽極及電極材料(陽極需要考慮電極的活性)②明確溶液中存在哪些離子③判斷陰、陽離子的放電順序(包括水的電離，分成陽離子組、陰離子組）④根據(jù)陽極氧化，陰極還原完成電極反應式（注意得失電子守恒）⑤陰極反應式+陽極反應式=電解總反應式（氧化性、還原性強的離子優(yōu)先放電）知識拓展——離子的放電順序陽極放電順序發(fā)生氧化反應，比較失電子能力——即還原性強弱金屬失電子，發(fā)生氧化反應若為活性電極(除Pt、Au以外的金屬)：若為惰性電極(Pt、Au、C等)：僅溶液中的陰離子按順序放電(只傳遞電子本身不失電子)S2-＞I

-＞Br

-＞Cl

-＞OH-＞

含氧酸根離子(SO42-等)＞F-活性電極＞S2-＞I

-＞Br

-＞Cl

-＞OH-＞

含氧酸根離子(SO42-等)＞F-水溶液中不放電【總結(jié)】陽極放電順序知識拓展——離子的放電順序陰極放電順序發(fā)生還原反應，比較陽離子得電子能力——即氧化性強弱總是：溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電，與電極材料無關Ag+＞Hg2+>Fe3+>Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+>H+(H2O)>Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+

氧化性強的陽離子優(yōu)先放電：即越活潑的金屬，其陽離子氧化性越弱，越難結(jié)合電子水溶液中不放電，熔融態(tài)放電課堂訓練361、電解CuCl2與NaCl的混合溶液(惰性電極)，陰極上和陽極上最先析出的物質(zhì)為A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2

C．H2和O2 D．Cu和O2B2、請書寫用惰性電極電解下列溶液時的電極方程式和總反應方程式（1）Na2SO4（2）鹽酸溶液（3）NaCl溶液（4）CuSO4溶液電解水型電解電解質(zhì)型放H2-生堿型放O2--生酸型任務二電解原理的應用3、電解精煉銅礦、焦炭、石灰石煙氣爐渣風銅礦冶煉爐（鼓風爐）粗銅工業(yè)上：火法煉銅→粗銅精銅(用于電器制造)電解精煉粗銅時，以待精煉的銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）作陽極，以純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液，可得含銅量為99.95%～99.98%的電解銅。任務二電解原理的應用3、電解精煉陽極陰極粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）純銅Zn－2e-=Zn2＋

Fe－2e-=Fe2＋

Ni－2e-

=Ni2+Cu-2e-=Cu2+

Cu2++2e-=CuAg、Au等金屬雜質(zhì)失電子能力弱，會以單質(zhì)形式沉積，形成“陽極泥”陽極泥任務二電解原理的應用4、電冶金金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子變成金屬單質(zhì)的過程：Mn++ne-=M電解法可將通常極難被還原的活潑金屬從它們的化合物中還原出來，所以是冶煉鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬的一種重要方法。例如：工業(yè)上通過電解熔融的氯化鈉、氯化鎂制備金屬鈉、金屬鎂；通過電解熔融的氧化鋁（加入冰晶石——降低混合物熔化溫度）制備金屬鋁等。任務二電解原理的應用4、電冶金電解熔融NaCl制取金屬Na的原理：2Cl－－2e－

=Cl2↑2Na＋＋2e－

=2Na2NaCl(熔融)==2Na