课件23张PPT。 能不能设计一种装置,将电能转变为化学能呢? 氢气氧气+— 当我们把电流通过水或水溶液时,到底发生了哪些变化?这种变化是否存在一定的规律? 第四章 电化学基础第三节 电解池(第一课时) 即将学习与收获:电解原理 [实验探究]你观察到什么现象?实验:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接,浸入U型管的CuCl2溶液中,把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与电源正极相连的电极(阳极)附近。再接通12V直流电, 观察现象。约3~5min后切断电源。实验现象:1、与电源正极相连的碳棒有气泡产生,且有刺激性气味.2、与电源负极相连的碳棒上有红色的固体析出. Cl2Cu 溶液颜色变浅能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝.实验后的思考: 氯化铜固体即使在加热的时候也很难分解,为什么其溶液在电流的作用下会分解成铜和氯气呢? ?(1)通电前,氯化铜溶液里存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样?
(2)通电后,这些离子的运动情况有什么改变?
(3)当离子定向运动到电极表面上时,发生了什么变化?交流研讨:电解氯化铜溶液的微观反应过程Cu2+、Cl—
无规则运动Cu2+、Cl—
定向运动Cu2+、Cl—
发生电子得失阴阳两极上
生成Cu、Cl2电解:电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。阳极:接电源正极
阴极:接电源负极放电:阴离子失去电子、阳离子得到电子的过程电解池:把电能转化为化学能的装置叫做电解池(电解槽)。
1.回忆构成原电池的条件
2.寻找构成电解池的条件是什么?[讨论探究]
构成电解池的条件
1、直流电源
2、电解质溶液
3、电极(常用惰性电极:Pt、Au或石墨)
4、形成闭合回路
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阴离子移向发生还原反应电源、电极、电极反应关系 【看谁判别快】下列图中哪些是原电池,哪些是电解池?为什么不是氧气呢?为什么不产生氢气呢?说明:得失电子的能力不同失电子能力:Cl->OH-得电子能力:Cu2+>H+ 电极产物反思1电极产物反思2 初中教材中,电解水时,我们在水中加入了稀硫酸或者氢氧化钠溶液的作用是什么? 说明了什么?
试一试 你能列举一些常见简单离子,将其按放电能力由强到弱的顺序排列。并说出你编排的实验事实或者理论基础是什么? 溶液中阴离子在阳极的放电顺序是:非惰性电极> S 2- > I - > Br - > Cl - > OH - > NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F- 阳极:电解产物的确定 常见离子放电顺序阴极:溶液中阳离子在阴极上放电顺序是:Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸) > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+【小结】分析电解反应的一般思路:明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化,阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子 以石墨为电极电解下列溶液,试写出电极反应式。 1小组:HCl溶液: CuBr2溶液:
2小组:H2SO4溶液:NaOH溶液:
3小组:Na2SO4溶液: KNO3溶液:
4小组:CuSO4溶液:KCl溶液【提示】OH-的放电产物为H2O和O2放飞思维 1.电解:使电流通过电解质溶液(或熔融盐)而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。【课堂小结】2.电解池(电解槽):把电能转化为化学能的装置。电源:电极名称——正极、负极电极:名称——阳极、阴极电解质溶液(或熔融盐)构成闭合回路电解池的组成 3.常见阳离子放电顺序(惰性电极):
常见阴离子放电顺序:2.《中华一题》第一课时1.思考:电解盐溶液时:什么情况下只有盐本身被电解?什么情况下相当于只电解水?什么情况下水和盐都参加电解反应?溶液的pH变化有什么规律?【作业】日积月累,你一定会有许多意想不到的收获!课件28张PPT。 第四章 化学基础第三节 电解池(第二课时) 即将学习与收获:电解原理的应用 溶液中阴离子在阳极的放电顺序是:非惰性电极> S 2- > I - > Br - > Cl - > OH - > NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F- 阳极:电解产物的确定 常见离子放电顺序阴极:溶液中阳离子在阴极上放电顺序是:Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸) > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+ > K+复习【小结】分析电解反应的一般思路:明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化,阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子 以石墨为电极电解下列溶液,试写出电极反应式。 1小组:HCl溶液: CuBr2溶液:
2小组:H2SO4溶液:NaOH溶液:
3小组:Na2SO4溶液: KNO3溶液:
4小组:CuSO4溶液:KCl溶液【提示】OH-的放电产物为H2O和O2放飞思维用惰性电极电解电解质溶液的规律小结:阳极:4OH_ - 4e_
=O2↑+2H2O
阴极:2H++2e—=H2↑
阳极:2Cl—-2e—=Cl2↑
阴极:2H++2e—=H2↑
阳极:2Cl—-2e—=Cl2↑
阴极:2H++2e—=H2↑
阳极:2Cl—-2e—=Cl2↑
阴极: Cu2++2e—=Cu
阳极:4OH_ - 4e_ =O2↑+2H2O
阴极:2Cu2++4e—=2Cu减小减小增大增大增大不变H2OHClCuCl2HClCuO
增大电解必须建立在电离的基础上 发生氧化还原反应生成了新物质 只产生自由移动的离子 电解质电离成为自由移动的离子CuCl2=Cu2++2Cl-
电解质电离后再通直流电电解质溶于水或受热融化状态电离与电解的比较电解池与原电池有哪些异同①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路形成条件将电能
转变成化学能的装置将化学能
转变成电能的装置定义装置
实例电解池原电池装置电解池与原电池有哪些异同(续)电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极电子
流向阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子负极:氧化反应,金属失电子
正极:还原反应,溶液中的阳离子得电子电极
反应阳极:与电源正极相连
阴极:与电源负极相连负极:较活泼金属
正极:较不活泼金属(或能导电的非金属)电极
名称电解池原电池装置二、电解原理的应用——氯碱工业阳极(石墨):
2Cl—-2e—=Cl2↑
【氧化反应】
阴极(石墨):
2H++2e—=H2↑
【还原反应】(一)电解饱和食盐水反应原理(二)离子交换膜法制烧碱(1)离子交换膜法制烧碱上述装置的弱点: 1、H2和Cl2 混合不安全。
2、Cl2会和NaOH反应,会使得到的NaOH不纯。 1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸。
2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。(2)阳离子交换膜:只允许阳离子通过,把电解槽隔成阴极室和阳极室(3)离子交换膜的作用:1、粗盐中常含有少量的泥沙,用什么方法除去?
2、用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-?
3、请设计一个合理的顺序逐一除杂吗?思考与交流电解饱和食盐水(三)以氯碱工业为基础的化工生产二、电解原理的应用——电解精炼铜电解精炼铜原理:①粗铜的溶解与纯铜的生成:阳极(粗铜):Cu -2e- = Cu2+
阴极(纯铜): Cu2+ + 2e- = Cu②比铜活泼的金属:Zn、Fe、Ni只溶解,不析出;③比铜不活泼的金属:Au、Pt不溶解,而以单质沉积形成阳极泥;④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变。二、电解原理的应用——电镀 利用电解的原理在金属表面上镀
上一层其它金属或合金的过程。
(1)阳极:镀层金属。
阴极:待镀的金属制品
电镀液:用含有镀层金属离子的溶液。
[电镀过程中电镀液的浓度保持不变]
(2)实质:阳极参加反应的电解
(3)阴极必须可以导电,且表面洁净、光滑
(4)为了使镀层均匀、美观,电镀液中镀层离子的浓度时刻保持稳定,常制成络离子金属的防护金属腐蚀的快慢程度:
电解池的阳极>
原电池的负极>
化学腐蚀>
原电池的正极>
电解池的阴极海水CFe原电池、电解池、电镀池的比较①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极
②电镀液必须含有镀层金属的离子形成条件将电能
转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置定义装置
实例电解池电镀池装置原电池、电解池、电镀池的比较(续)电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极电子
流向阳极:氧化反应,溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子阳极:氧化反应,金属电极失电子
阴极:还原反应,溶液中的阳离子得电子电极
反应阳极:与电源正极相连
阴极:与电源负极相连名称同电解池,但有限制
阳极:必须是镀层金属
阴极:镀件电极
名称电解池电镀池装置同电解池二、电解原理的应用——电冶金由于电解是最强有力的氧化还原手段,所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法。1、钠的冶炼
——电解熔融的NaCl
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑
阴极:2Na++2e-=2Na
总反应:
2NaCl(熔融)=2Na+Cl2↑二、电解原理的应用——电冶金2、铝的冶炼
——电解熔融的Al2O3阴极:
4Al3++12e-=4Al
阳极:
6O2--12e-=3O2↑
总反应:
2Al2O3(熔融)=4Al+3O2↑铝电解槽练习1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极,溶液):
H2SO4 HCl NaOH
K2SO4 CuCl2 CuSO4
NaCl KMnO4
2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时,阴极析出的物质是_____;阳极产物是_____。
3、两极都用银片作电极电解AgNO3时,阳极的产物是____;阴极的产物是____。练习4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁CuSO4溶液CuSO4溶液CuSO4溶液(A) (B) (C)练习5、如图所示装置,指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。
练习6、将两支惰性电极插入500 ml AgNO3溶液中,通电一会,电解液的pH值由6.0变为3.0(设电解时没有氢气放出且电解液体积不变),则电极上析出银的质量为多少克?练习1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极,溶液):
HNO3 HI KOH K2SO4 CuSO4 NaBr KMnO4 ZnCl22、写出下列燃料电池的电极反应
氢氧燃料电池(KOH)
氢氧燃料电池(H2SO4)
乙醇燃料电池(KOH)