1.3电能转化为化学能——电解 课件(共23张PPT)2023-2024学年上学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

(共23张PPT)
第三节 电能转化为化学能——电解
学习目标：
1.了解电解池的工作原理
2.能准确判断电解池的阴、阳极，电子、电流、离子的移动方向，电极反应类型，正确书写电极反应式及总分应。
3.运用电解的原理分析饱和食盐水的电解、铜的电解精炼、电镀等。
4.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
知识点一：电解池的工作原理
联想·质疑
如何利用氯化钠制备金属钠？
在生产实践中借助电能实现了转化
那是如何转化的？
交流·研讨
把电能转化为化学能的装置
电解池
Na+
Cl-
e-
e-
电流
电流
铁电极：2Na++2e-=2Na
石墨电极：2Cl--2e-=Cl2↑
总反应：2NaCl = 2Na+Cl2↑
通电
电解：将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
阳极：发生氧化反应的电极。
阴极：发生还原反应的电极。
阳极
阴极
正阳氧失 阳离子→阴极移动，阴离子→阳极移动。
阳极
阴极
电解质溶液
或
熔融电解质
氧化反应
还原反应
阳离子移向
阴离子移向
电子
电流
电解池的工作原理：
思考：对比原电池与电解池在工作原理和装置构成上有什么异同？
金属、石墨导电：物理变化
电解质溶液导电：化学变化
原电池 电解池
化学能→电能
电能→化学能
能量
转换
装置构成
电极
名称
电子
流向
电极反应
电极材料、电极反应物、离子导体和电子导体
电极材料、电极反应物、离子导体和电子导体、外接直流电源
正、负极
阴、阳极
由负极经过导线流向正极
由电源负极经过导线流向电解池阴极
由电解池阳极经过导线流向电源正极
负极，失电子，反生氧化反应
正极，得电子，反生还原反应
阳极，失电子，反生氧化反应
阴极，得电子，反生还原反应
知识点二：电解池原理的应用
1.熔融物的电解
MgCl2
CuCl2
Al2O3
书写电极反应式和总化学和离子反应方程式
2.水溶液的电解
活动·探究
以电解饱和食盐水为例：
阳极：2Cl- -2e- = Cl2↑
阴极：2H+ + 2e- = H2↑
总反应：
2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑
通电
阴极产物
阳极产物
电解精炼铜
铜是重要的金属材料。
冶炼铜矿中常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称“粗铜”。
金属活动性顺序表：K ＞Ca ＞Na＞ Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞Au
Zn-2e-=Zn2+
Fe-2e-=Fe2+
Ni-2e-=Ni2+
Cu-2e-=Cu2+
阳
极
阴
极
Cu2++2e-=Cu
1.电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等吗？
2.溶液中铜离子浓度如何变化？
3.若为电解精炼镍，阳极泥的成分有什么？
思考
知识点三：电解规律总结
①若为活性电极（Pt以前，除K、Ca、Na），电极本身放电。
②若为惰性电极（石墨、Pt、Au），电解质溶液中的阴离子失电子，阴离子还原性越强，越先放电。
放电顺序：S2->SO32->I->Br->Cl->OH->最高价含氧酸根（CO32-、NO3-、SO42-）>F-
阳极放电总规律：活性电极>S2->SO32->I->Br->Cl->OH->最高价含氧酸根（CO32-、SO42-）>F-
阳极：
①与电极材料无关（阴极不参与反应）
②阳离子放电顺序：阳离子氧化性越强，越先放电。
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）
放电顺序与浓度有关
>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>Ba2+>K+
只在熔融状态下放电。
阴极：
金属活动性顺序表：
K ＞Ca ＞Na＞ Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞Au
溶液中
回忆工业金属的冶炼方法
方法总结：
（1）找阴阳极，判断阳极材料
（2）分析电解质溶液，找阴阳离子
（3）判断阴阳离子放电顺序
（4）写电极反应，注意电子、电荷、原子守恒和离子反应
（5）最后写总式：标通电、查来源（H+、OH-）需还原
来自弱电解质
利用原理分析电解反应
阴极：
阳极：
阴离子：
阳离子：
放电顺序：
石墨
石墨
Cl- OH-
Na+ H+
饱和NaCl溶液
Cl- ＞ OH-
H+ ＞ Na+
电镀
电镀：应用电解原理，在金属表面镀上一层金属或合金的方法。
目的：提高金属抗腐蚀能力、耐磨性能或改善金属外观。
设计铁钉镀铜
活动·探究
设
计
思
路
阳极：
阳极反应物：
阴极：
阴极反应物：
离子导体：
电子导体：
阳极
阴极
闭合回路
铜
铁钉
导线
硫酸铜溶液
硫酸铜溶液
铜
实验现象：铜溶解，铁钉表面覆盖一层红色物质。
实验装置：
阳极：
Cu-2e-=Cu2+
阴极：
Cu2+-2e-=Cu
知识点三：用惰性电极电解电解质溶液的规律
1、电解水型：最高价含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4 等)的电解。
电解质 电极反应 总反应 pH变化 复原所加物质
NaOH 阴： 阳：
H2SO4 阴： 阳：
K2SO4 阴： 阳：
2、分解电解质型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸
盐(如HCl、CuCl2等)溶液的电解。
通电
电解质 电极反应 总反应 pH变化 复原所加物质
HCl 阴： 阳：
CuCl2 阴： 阳：
3、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3等)溶液的电解。
电解质 电极反应 总反应 pH变化 复原所加物质
CuSO4 阴： 阳：
AgNO3 阴： 阳：
4、放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐(如NaCl、MgBr2等)溶液的电解。
电解质 电极反应 总反应 pH变化 复原所加物质
NaCl 阴： 阳：
MgBr2 阴： 阳：
拓展应用
思考：该电池充电时，正负极应如何与外界电源进行连接？
正极接正极，
负极接负极。
拓展应用
拓展应用
拓展应用
1.无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液电解，就是其本身的电解；如HCl、CuCl2
2.含氧酸、活泼金属的含氧酸盐、可溶性强碱溶液的电解，实质是电解水；如H2SO4、Na2SO4、NaOH
3.活泼金属无氧酸盐、不活泼金属含氧酸盐溶液的电解，就是盐和水同时电解；如NaCl、CuSO4
电解的一般规律
小结