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第３课时

课件46张PPT。第二单元 化学能与电能的转化(第三课时:电解池的工作原理)南靖一中 沈建忠1、原电池：把化学能转化为电能的装置。
2、原电池的正负极、电子流动方向、电流
流动方向、溶液中离子的移动方向、溶液
中的PH值；
3、燃料电池：正、负极；酸、碱性介质。知识回顾：四、电解池的工作原理及应用（一）、电解原理
1、电解的定义：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叫做电解。
2、电解池的定义：把电能转化为化学能的装置。3、电解池的构成条件(1)外接直流电源(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4、电极名称：
阴极：与电源负极相连的电极 发生还原反应
阳极：与电源正极相连的电极 发生氧化反应5、阴阳极的材料：
阴极材料：活性电极（性质比较活泼的物质：
如Fe、Ag、Cu），也可用惰性电极（如：Ti、
Au、Pt、石墨）
阳极材料：（阳极应是还原性很弱的、易导电
的物质，否则阳极本身就要被氧化而溶解）故：
石墨、Ti、Au、Pt。6、实验探究电解原理
（1）、电解熔融的氯化钠请同学们阅读P18页：交流与讨论电解法制钠分析：通电前：分析熔融电解质中的离子情况
阳离子：
阴离子：
做无规则运动通电后：（直流电）
确定电极名称：
阳极（接电源正极）
阴极（接电源负极）
与电极材料无关
Na+Cl-用惰性（石墨）电极电解熔融的氯化钠现象：
阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2) 阴极：有金属钠析出阴极阳极氯
气钠熔融NaCl 通电前, Na+ Cl- 在 __________运动。
通电后, Na+向__ 极(与电源____相连)移动，Cl-向___极(与电源____相连)移动。
电子从电源负极流向_________极,电极反应为__________,发生_______反应。
电子从电解池阳极流向_______极,电极反应为__________,发生_______反应。
总反应为_______________________。 阴无规则自由负极阳正极电解池阴氧化还原电源正2Na++ 2e- == 2Na2Cl --2e-==Cl2↑总结与归纳钠的制备钠的化学性质很活泼，这给钠的制取带来一定的困难，目前，世界上金属钠的生产多数采用电解熔融氯化钠的方法。（2）、向氯化铜溶液中通入直流电实验: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 ，再接通12V直流电,观察现象。约3～5min后切断电源。电解电解质溶液又会发生什么反应呢？下面以石墨为电极电解氯化铜溶液为例来分析。请同学们阅读P19页：活动与探究分析：①通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl－，
Cu2+、Cl－为自由移动的离子；②通电后：Cu2+移向阴极得到电子，
Cl－移向阳极失去电子；Ⅰ通电前有红色的固体Cu有气泡产生O2? Cl2? 电解:CuCl2 Cu+Cl2 ↑2Cl--2 e- =Cl2阴离子移向阳离子移向电子流向阳极阴极CuCl2溶液e-e-氧化反应还原反应Cu2++ 2e-=2Cu原理分析7、③电极反应：阴极---Cu2++2e-=Cu 发生还原反应阳极---2Cl--2e-=Cl2↑ 发生氧化反应 总反应式：2Cl-+Cu2+= Cl2 ↑ +Cu通电8、9、10、离子移动方向
电解质溶液中阳离子移向阴极；
电解质溶液中阴离子移向阳极。放电顺序：阴极：氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。（二）、常见离子在水溶液中的放电顺序>Al3+>Mg2+>Na+Fe3+酸水阳极：失电子，发生氧化反应，离子还原性越强，反应越容易。
①当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序：
S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
②当阳极为金属电极(除铂、金)时，金属电极优先放电。
以碳棒为电极，电解下列物质的水溶液时，在阴、阳两极上分别是什么离子放电？总结有什么特点或规律？动脑筋HCl、CuCl2、H2O
2. NaCl、AgNO3、CuSO4
3. Na2SO4、H2SO4、NaOH实质电解的只是溶质本身实质电解的是溶质和H2O实质电解的就是H2O（三）、电解规律（惰性电极）1、 阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、 H2SO4 、NaOH阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+归纳与总结（四）、电解原理的应用
1、氯碱工业请同学们阅读P20页：交流与讨论以石墨为电极电解饱和食盐水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现象：阳极——产生Cl2 阴极——产生H2 和酚酞变红【问题】①写出电极反应式，电解总反应方程式；
②为什么NaOH 在阴极区产生？
③若产生1molH2，则产生Cl2、 NaOH质量各
多少? 转移几摩电子? 阴极：
阳极：2H+ + 2e- = H2↑　　 还原反应2Cl- -2e- = Cl2↑　　　氧化反应阴极区阳极区该装置的缺点：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．离子交换膜电解槽的简单构造如何?2．离子交换膜的作用是什么?3．工业制碱的简单生产流程怎样?思考：2、离子交换膜法制烧碱(1)、生产设备名称：
阳极：
阴极：
阳离子交换膜：a将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+)
通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。
b防止氯气和氢气混合而引起爆炸。
c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)、离子交换膜的作用：金属钛网(涂钛钌氧化物)碳钢网(有镍涂层) 只允许阳离子(Na+)通过，把
电解槽隔成阴极室和阳极室。离子交换膜电解槽(3)、生产流程1．用什么方法除去泥沙？
2．用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、SO42-？
3．所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能
设计一个合理的顺序逐一除杂吗？
思考：①加入稍过量的NaOH溶液
②加入稍过量BaCl2溶液(其中①、②顺序可以交换。)③加入稍过量的Na2CO3溶液④过滤（除去Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3
及泥沙等）；
⑤在滤液中加适量盐酸（除去过量的CO32—，调节溶液
的pH）；工业上⑥通过阳离子交换树脂（除去残留的微量Ca2+、Mg2+等离子）。精制食盐水的操作步骤2、电解精炼铜
（1）、电解精炼的目的
粗铜中含有锌、铁、镍、银、金等
多种杂质，通过电解精炼可获得纯
度达99。95%-99。98%的铜。
（2）、电解精炼铜的装置装置特点：
以粗铜作阳极、精铜作阴极，电解质含Cu2+ e-? 纯铜作阴极，粗铜作阳极； e- e-(3)、粗铜的原理①阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+
Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ ②阴极： Cu2+ +2e－＝Cu③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。
3、电镀：（1）、电镀铜的装置：镀件作阴极，镀层金属作阳极，
含镀层金属离子的电解质配成电镀液；（2）、电镀铜的原理：阳极（镀层金属）：Cu － 2e— = Cu2+
阴极（镀件）： Cu2+ + 2e— = Cu
电镀液浓度不变；需注意的几个问题：（1）实质：阳极参加反应的电解（2）、4、电能转化为化学能阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移
阳离子向阴极迁移化学能转化为电能负极正极阴离子向负极迁移
阳离子向正极迁移都是氧化还原反应