第一章 第二節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解

氫氣氧氣

電解電解水：2H2O====2H2↑＋O2↑

+_第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能----電解[交流·研討]1、通電前熔融NaCl中存在哪些離子？這些離子是如何運(yùn)動(dòng)的？3、接通直流電后，原來(lái)的離子運(yùn)動(dòng)發(fā)生了怎樣的改變？

2、接通直流電后，外電路中電子的流動(dòng)方向如何？4、移動(dòng)到兩極表面的Na+和Cl-將發(fā)生什么變化？一、電解的原理Cl-Na+K斷開(kāi)Na+Na+Cl-Cl-鐵電極石墨棒熔融NaCl＋K閉合Cl2Cu2+Cl-Na+Cl-e-e-e-e-e-e-石墨棒熔融NaCl鐵電極＋I(xiàn)I實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：石墨片上有————產(chǎn)生，并可聞到——————?dú)馕?；鐵片上逐漸覆蓋一層——————物質(zhì)。氣體刺激性銀白色實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①在通直流電條件下，熔融氯化鈉發(fā)生了化學(xué)變化，其化學(xué)方程式為

2NaCl

2Na+Cl2↑通電鈉生成于與電源———極相連的鐵片上，氯氣生成于與電源————極相連的石墨片上負(fù)正1、電解：

讓直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過(guò)程。注意：

電解時(shí)所用電流必須是直流電，而不是交流電。電解過(guò)程中，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而“儲(chǔ)存”在反應(yīng)產(chǎn)物中。

2、電解池:

把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。問(wèn)題：電解池的形成條件有哪些？3、電解池構(gòu)成條件:(1)外加直流電源(2)與電源相連的兩個(gè)電極：接電源正極的為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)接電源負(fù)極的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)(3)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)（4）形成閉合回路

ｅ－ｅ－陽(yáng)極陰極

失電子氧化反應(yīng)得電子還原反應(yīng)陽(yáng)離子陰離子＋練習(xí)：分析下圖，屬于電解池的有③⑥4、電極反應(yīng)（1）電極上進(jìn)行的半反應(yīng)叫電極反應(yīng)。（2）陽(yáng)極(+)發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極(-)發(fā)生還原反應(yīng)。（3）電解熔融氯化鈉時(shí)的電極反應(yīng)式為陽(yáng)極：—————————（氧化反應(yīng)）陰極：—————————（還原反應(yīng)）2Cl--2e-→Cl2↑2Na++2e-→2Na2NaCl＝

2Na+Cl2↑通電電極總反應(yīng):實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液現(xiàn)象：陽(yáng)極：有氣泡，有刺激性氣味，并能使?jié)駶?rùn)的KI-淀粉試紙變藍(lán)（Cl2)

陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出陰極陽(yáng)極氯氣銅CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)分析：通電前：分析電解質(zhì)溶液中的離子情況陽(yáng)離子：H+、Cu2+陰離子：OH-、Cl-做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)通電后：（必須直流電）（1）確定電極名稱：陽(yáng)極（接電源正極）陰極（接電源負(fù)極）與電極材料無(wú)關(guān)

（2）判斷電極產(chǎn)物并書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng):

陽(yáng)離子移向陰極放電，陰離子移向陽(yáng)極放電

陽(yáng)極：2Cl-

-2e-→Cl2↑

氧化反應(yīng)

陰極：Cu2++2e-→Cu

還原反應(yīng)

（3）分析電解質(zhì)溶液的變化情況：氯化銅溶液濃度降低

CuCl2

Cu+Cl2↑電解電極總反應(yīng)：

為何當(dāng)一個(gè)電極存在多種可能的放電離子時(shí)，不是大家共同放電，而是只有一種離子放電？放電能力與什么因素有關(guān)？思考：5、離子放電順序：陰離子失去電子而陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電。①當(dāng)陽(yáng)極為活性電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)人溶液，陰離子不容易在電極上放電。②當(dāng)陽(yáng)極為惰性電極(Pt、Au、石墨等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序是：S

2->SO32->I

->Br

->Cl

->OH

->NO3->SO42->F-Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：（陽(yáng)極）（陰極）6、電解方程式的書(shū)寫(xiě)：例：寫(xiě)出用石墨做電極電解CuSO4溶液的電極反應(yīng)式及總的電解方程式，

陰極：陽(yáng)極：③、兩極半反應(yīng)相加得總方程式；通電通電＞陰極：陽(yáng)極：4OH－-4e-

→

2H2O+O2

↑Cu2+＋2e-→CuOH－SO4

2－H+Cu2+H2OH++OH－

CuSO4＝Cu2++SO4

2－①、首先分析、比較出陰陽(yáng)極的放電離子：②、然后寫(xiě)電極反應(yīng)式

：2Cu+O2

↑+4H+2CuSO4

+2H2O（電解化學(xué)方程式）2Cu+O2

↑+2H2SO42Cu2++2H2O（電解離子方程式）＜注意：書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式一定要遵守電子守恒；弱電解質(zhì)的須保持分子形式

電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：含氧酸H2SO4強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無(wú)氧酸HCl陽(yáng)極：4OH-→4e-＋O2+2H2O陰極：4H++4e-→2H2↑減小增大不變H2O陽(yáng)極：2Cl-→

2e-＋Cl2↑陰極：2H++2e-→

H2↑增大HCl不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽CuCl2陽(yáng)極：2Cl-→

2e-＋Cl2↑陰極：Cu2++2e-→

Cu↓減少CuCl2活潑金屬的無(wú)氧酸鹽NaCl陽(yáng)極：2Cl-→

2e-＋Cl2↑陰極：2H++2e-→

H2↑增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽(yáng)極：4OH-→

4e-

＋O2↑+2H2O陰極：2Cu2++4e-→

2Cu↓減小CuO2H2O=2H2↑

+O2↑

在NaCl溶液中,NaCl電離出

，H2O電離出

。通電后，在電場(chǎng)的作用下，

向陰極移動(dòng)，

在陽(yáng)極，由于

容易失去電子，被氧化生成

。陽(yáng)極方程式：

;

在陰極，由于

容易得到電子被還原生成

．使H2O電離向右移動(dòng)，因此陰極

濃度增大，PH

。陰極方程式：

。

2Cl--2e-=Cl22H++2e-=H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大Na+、H+二、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣（氯堿工業(yè)）向陽(yáng)極移動(dòng)?？偦瘜W(xué)方程式：

;總離子方程式:

.電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗(yàn)氣體的種類？

陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色陽(yáng)極:產(chǎn)生黃綠色有刺激性氣味的氣體并

使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)色.陰極:產(chǎn)生無(wú)色、無(wú)味氣體陰極產(chǎn)物陽(yáng)極產(chǎn)物(2)避免生成物H2和Cl2混合,因?yàn)?

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題:①生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽陽(yáng)極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物)陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層)陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。②離子交換膜的作用：(1)防止氯氣和氫氣混合而引起爆炸(2)避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量+-純銅粗銅

電解液(CuSO4溶液)陰極：Cu2++2e-==Cu精銅（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：Cu—2e-==Cu2+（氧化反應(yīng)）特征純銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極陽(yáng)極主要金屬與電解質(zhì)中的陽(yáng)離子種類相同電解液CuSO4的濃度基本不變，有雜質(zhì)離子Zn2+、Fe2+、Ni2+(據(jù)電子守恒，溶解的銅的量小于析出的銅的量，故實(shí)際上溶液中硫酸銅的濃度略有減小)陽(yáng)極泥：銀、金、鉑等不如銅活潑的金屬在電解過(guò)程中不發(fā)生反應(yīng)，最終沉積在電解池的底部與其他不溶性雜質(zhì)混在一起形成陽(yáng)極泥2、銅的電解精煉陽(yáng)極還包含Zn、Fe、Ni失電子，且比Cu先失電子+-待鍍鐵片銅片

電鍍液(CuSO4溶液)陰極：Cu2++2e-==Cu在鍍件上析出（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：Cu—2e-==Cu2+（氧化反應(yīng)）特征陰極：被鍍件陽(yáng)極：鍍層金屬--其溶解提供鍍層金屬（或惰性電極--鍍層金屬由電鍍液提供）電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的鹽溶液電鍍液CuSO4的濃度基本不變3、電鍍?cè)姵亍㈦娊獬?、電鍍池判定?guī)律

若無(wú)外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看”

先看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中后看回路：形成閉合回路或兩極接觸

若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子相同，則為電鍍池，其余情況為電解池。討論：比較電解池和原電池的異同~~~~~~裝置原電池電解池實(shí)例

原理

形成條件

電極名稱

電子流向

電流方向

電極反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)化

應(yīng)用

發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而形成電流電流通過(guò)引起氧化還原反應(yīng)兩個(gè)電極、電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)電源、電極(惰性或非惰性)、電解質(zhì)(水溶液或熔融態(tài))、形成閉合回路

由電極本身決定正極：流入電子負(fù)極：流出電子

由外電源決定陽(yáng)極：