苏教版-电解池的工作原理及应用

1.原电池是将_____能转变成____能的装置。2.构成原电池的条件是？思考回忆：在生产和生活中，我们不但要利用原电池，使化学能转化为电能，还常常需要把电能转化为化学能，使许多不能自发进行的反应顺利进行。如：在工业上是如何实现的？化学电2NaCl＝2Na+Cl2￪专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化电解池的工作原理及应用学习目标1.了解电解池的构造特点及工作原理2.掌握放电顺序，能正确书写出电解池的阴、阳极的电极反应式及电池反应式。3.了解电解原理在生产生活中的应用重点：电解池的工作原理难点：阴、阳极的电极反应式的书写电解池的工作原理及应用一、电解池的构成及工作原理电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。电解池：借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置。1.电解电解池一、电解池的构成及工作原理分析下图,判断哪个是电解池?√(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极：(3)电解质溶液或熔化的电解质(4）形成闭合回路2.电解池的构成条件接电源负极的为_____;接电源正极的为______。蔗糖溶液×e－e－CC阴极阳极电解质溶液阳极阴极3.电解池的工作原理e－e－CC阴极阳极电解质溶液接电源负极的为阴极____电子，发生_____反应；接电源正极的为阳极_____电子，发生_____反应。电解质溶液中的阳离子向______极移动；阴离子向_____极移动。得到氧化失去还原阴阳3.电解池的工作原理【实例一】电解熔融态氯化钠。请讨论下列问题1.通电前,(图1－20左图)和通电后(图1－20右图)，熔融态氯化钠中Na+和Cl-的运动有何差异？请在图1－20中用箭头表示Na+和Cl-的运动情况。2.通电后电极表面分别发生了什么变化？请写出两电极上发生的电极反应式。参考图1-19【实例一】电解熔融态氯化钠。阴极：阳极：2Cl-－2e-＝Cl2↑Na++e-＝Na或2Na+2e-＝2Na电池反应式：2NaCl＝2Na+Cl2￪通电氧化反应还原反应【实例一】电解熔融态氯化钠。3.请分析电解过程中的电子的流向。e－阴极阳极熔融NaCle－电子从电源负极流出，进入_______，又从_______流出，回到电源正极。阴极阳极【练习】图为电解熔融态氯化铜。请写出（1）电极反应式并判断反应类型；（2）电池反应式熔融态氯化铜阴极：阳极：2Cl-－2e-＝Cl2↑Cu2++2e-＝Cu电池反应式：CuCl2＝Cu+Cl2￪通电氧化反应还原反应【实例二】电解氯化铜溶液氯化铜溶液将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，观察管内的现象和试纸颜色的变化思考:1.通电前溶液中有哪些离子?如何运动?2.通电后如何运动?3.产生什么现象?为什么?电解氯化铜溶液微观模拟【实例二】电解氯化铜溶液现象：①阳极上有气泡析出，有刺激性气味,并能使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝；②阴极上有红色物质析出。结论：①阳极：是______优先反应；②阴极：是______优先反应。Cl-Cu2+【实例二】电解氯化铜溶液Cu2++2e-＝Cu2Cl--2e-＝Cl2￪阴极：阳极：电池反应式：CuCl2＝Cu+Cl2￪通电氧化反应还原反应离子放电顺序的规律①阴极上常见阳离子放电的先后顺序是：②阳极上常见阴离子放电的先后顺序是（惰性电极）：阳离子得到电子或阴离子失去电子的过程统称放电。Ag＋＞Fe3+＞Cu2＋＞(H+)＞Fe2＋＞Zn2＋Al3+Mg2+Na+S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根F－（基本与相应金属的活泼性顺序相反）注意:如果阳极材料不是惰性电极（如铂、金、石墨），而是活性电极（除铂、金以外的金属）时，那么，失电子的就是电极本身，而不是溶液中的离子。即：活泼金属＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根F－对阳极：1.通电前溶液中有哪些离子?2.阴极是哪种离子优先反应？电极反应式：阳极是哪种离子优先反应？电极反应式：3.电解化学方程式：反应后溶液的pH变化了吗？不变电解Na2SO4溶液的分析阴极阳极4OH--4e-=2H2O+O2↑4H++4e-=2H2↑2H2O2H2↑+O2↑通电练习Na2SO4溶液分析电解反应的一般思路:阴阳极附近存在的离子写出两极上的电极反应式判断哪种离子优先反应（根据放电顺序）判断电解池的阴、阳极电极反应式、电解方程式的书写以用惰性电极（石墨）电解CuSO4溶液为例：③最后使得失数相等,两极反应式相加得电解方程式阴极：阳极：4OH－－4e-＝O2↑+2H2O2Cu2+＋4e-＝2Cu①、首先判断出阴阳极的放电离子：②、然后写电极反应式：Cu2+＋2e-＝2Cu通电2Cu＋O2↑+2H2O2Cu2++4OH－忽略了中性条件，溶液中不存在大量OH－（电解化学方程式）（电解离子方程式）2Cu＋O2↑+2H2O2Cu2++4OH－用惰性电极（石墨）电解CuSO4溶液×OH-是由H2O电离出来的，且并不大量存在，故改写成4H2O，考虑原子守恒，方程式右边也应加上4H+。通电2Cu＋O2↑+4H+2Cu2++2H2O通电或2CuSO4+2H2O2Cu＋O2↑+2H2SO4通电电解食盐水电解熔融氯化钠电解熔融氧化铝2NaCl＝2Na+Cl2￪通电2Al2O3＝4Al+3O2￪通电2NaCl+2H2O＝2NaOH+H2￪+Cl2￪通电观察下列电解化学方程式，试说说电解原理在实际生产中有什么应用？制取较活泼的金属（钠、镁、铝）氯碱工业，获取烧碱、氯气还可以进行电镀、对某些金属进行精炼……应用非常广泛。二、电解原理的应用1、在氯化钠溶液中存在Na+、H+、Cl-和OH-，请根据实验事实指出哪些离子优点在电极上发生反应。2、写出阴极和阳极的电极反应式。观看实验视频【实例一】氯碱工业——电解饱和食盐水P20阳极放出有刺激性气味的气体，且能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。阴极放出无色无味的气体，且溶液变红现象：结论：阴极是H+优先反应。阴极：2H++2e-===H2阳极是Cl-优先反应。阳极：2Cl--2e-===Cl2【实例一】氯碱工业——电解饱和食盐水P20阴极:2H++2e-===H2↑阳极:2Cl--2e-===Cl2↑电解离子方程式：2H2O+2Cl-===2OH-+H2↑+Cl2↑2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2+H2通电H+Na+Cl-OH-即2H2O+2e-===2OH-+H2↑电解化学方程式：【实例一】氯碱工业——电解饱和食盐水P203.如图所示，为什么要用阳离子交换膜阻止阴极的OH-进入阳极区？只允许阳离子和水分子通过，不允许阴离子和气体通过。这样可使OH-在阴极室里逐渐富集，且含NaCl杂质很少，最后能在阴极得到浓度较大，纯度较高的NaOH溶液。【实例一】氯碱工业——电解饱和食盐水P20二、电解原理的应用【实例二】电镀——镀银P20(1)定义：(2)目的：电镀是应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀的目的主要是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。(3)组成：阴极——？阳极——？电镀液——？(3)组成：阴极——阳极——电镀液——P21观察与思考（电镀银）1.电子流向：阴极流向阳极2.阴极：阳极：Ag＋＋e－＝AgAg－e－＝Ag＋3.能量变化：电能→化学能待镀金属制品；镀层金属；用含有镀层金属离子的电解质溶液二、电解原理的应用【实例三】电解精炼铜原理与电镀相似组成：阴极——阳极——电解质溶液——CuSO4溶液（纯铜）（粗铜）Cu－2e－＝Cu2＋Cu2＋＋2e－＝Cu改成纯铜另外，由于阳极上的Ag、Au等活泼性差，不能失电子形成离子溶解到溶液中，故会沉淀下来，成为阳极泥。逐渐溶解Cu－2e－＝Cu2＋Cu2＋＋2e－＝Cu质量逐渐增加小结与电源正极相连阳极阴极与电源负极相连发生氧化反应阳离子移向电极本身或阴离子移向发生还原反应1.电源、电极、电极反应关系2.电解原理的应用:氯碱工业、电镀、电解精炼铜3.原电池与电解池的比较（见教材P21整理与归纳）原电池电解池电极名称电极反应（氧化、还原反应）能量转换形式实例（写化学方程式）正极、负极阳极、阴极正极：还原反应负极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应化学能转换成电能电能转换成化学能2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2+H2通电Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu1.在铜的精炼过程中，下列说法错误的是（）A、阳极是粗铜，其中的锌、银等杂质均失电子被氧化B、阴极上首先析出铜C、粗铜不断溶解D、电解溶液可以用硫酸铜溶液A[课堂练习]2.在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是()A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应BC3.在标准状况下，用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极产生6.4g铜时，阳极放出的气体是（）A、1.12LH2B、1.12LO2C、2.24LH2D、2.24LO2BNaOH溶液4.图为电解NaOH溶液的装置。（1）a为____极，b为____极。请分别写出两个电极反应式：a极：b极：ab（2）写出其电池反应式：________________发生电解后，溶液的pH会______（填“变大”、“变小”或“不变”）。阴阳4H++4e—=2H2↑4OH——4e—=2H2O+O2↑2H2O==2H2↑+O2↑通电变大5.关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠。B．若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色。C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色。D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性。B6.电解液中含有K+、Cl—、SO42—、OH—（少量）、Cu2+、H+（少量），⑴用两个石墨棒作电极电解，开始时阳极上电极反应式是_________________；阴极上电极反应式是____________⑵改用两个铜棒作电极电解时，则阴极上电极反应式是___________________;阳极变化是_______________，电极反应式是________________；Cu2+＋2e-＝2Cu2Cl--2e-＝Cl2↑Cu2+＋2e-＝2Cu2Cu-2e-＝Cu2+铜棒逐渐溶解7.如图所示，X、Y分别是直流电源的电极，通电后发现A极质量增加，B极处有无色、无臭的气体放出。符合这一情况的是（）A极B极X极Z溶液A锌石墨负极硫酸铜B石墨石墨负极氢氧化钠C银铁正极硝酸银D铜石墨负极氯化铜A