《高中化學(xué)（情景導(dǎo)入+課前導(dǎo)讀+知識(shí)解惑+課堂演練）第一章 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電解課件 魯科版選修4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué)（情景導(dǎo)入+課前導(dǎo)讀+知識(shí)解惑+課堂演練）第一章 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電解課件 魯科版選修4（43頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第2節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能節(jié)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解電解化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 自從伏打發(fā)明電池后，“電”的應(yīng)用就風(fēng)起云涌，席卷全球。1800年科學(xué)家采用伏打電池電解水獲得成功后，戴維將苛性鉀制成飽和水溶液進(jìn)行電解，結(jié)果在電池兩極分別得到的是氧氣和氫氣，加大電流強(qiáng)度仍然沒(méi)有其他收獲。隨后他改用熔融的苛性鉀，在電流作用下，熔融的苛性鉀發(fā)生明顯變化，在導(dǎo)線與苛性鉀接觸的地方不停地出現(xiàn)紫色火焰。在1807年皇家學(xué)會(huì)的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上，戴維是這樣介紹的：通電后，看到正極相連的部位沸騰不止，有許多氣泡產(chǎn)生，負(fù)極接觸處，只見(jiàn)有形似小球、帶金屬光澤、非常像水銀的物質(zhì)產(chǎn)生。這種小球的一部分一經(jīng)生成就燃燒起來(lái)，并伴有爆鳴聲和
2、紫色火焰，剩下來(lái)的那部分的表面慢慢變得暗淡無(wú)光，隨后被白色的薄膜所包裹。 這小球狀的物質(zhì)是什么？一、電解過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能1交流討論離子在電場(chǎng)中的_是電解質(zhì)溶液和熔融電解質(zhì)導(dǎo)電的原因。在電場(chǎng)作用下，熔融氯化鈉中的_和_分別移向與電源_和_相連的電極。與電源負(fù)極相連的電極帶有_，Na在這個(gè)電極上得到電子，被還原成鈉原子，電極反應(yīng)式為_(kāi)；與電源正極相連的電極帶有_，Cl將電子轉(zhuǎn)移給這個(gè)電極，自身被氧化成_，最終生成_，電極反應(yīng)：_。將兩個(gè)電極發(fā)生的反應(yīng)組合起來(lái)，就得到電解氯化鈉制備金屬鈉的化學(xué)反應(yīng)：_。定向移動(dòng)NaCl負(fù)極正極電子正電性ClCl22Na+2e- Na2活動(dòng)探究電解CuCl2(a
3、q)的實(shí)驗(yàn)中，在陰極_得電子生成_，電極反應(yīng)為_(kāi)；在陽(yáng)極_失去電子變成_進(jìn)而生成_，電極反應(yīng)為_(kāi)?？偟碾娊夥磻?yīng)為_(kāi)。Cu2CuCu22e CuClClCl22Cl2e Cl2CuCl2 CuCl2=電解 二、電解飽和食鹽水1飽和食鹽水中可能存在的離子有_，在電場(chǎng)中它們的移動(dòng)方向是_向陰極移動(dòng)，_向陽(yáng)極移動(dòng)。2指出陰極和陽(yáng)極上產(chǎn)生的現(xiàn)象，寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)的化學(xué)方程式。現(xiàn)象電極反應(yīng)式陰極生成無(wú)色氣體陽(yáng)極生成黃綠色氣體總反應(yīng)的化學(xué)方_二、1.Na、Cl、OH、H陽(yáng)離子陰離子22H2e H22Cl2e Cl22NaCl2H2O 2NaOHCl2H2=電解 3.電解過(guò)程中，由于陰極區(qū)_濃度變小，
4、水的電離平衡向_的方向移動(dòng)，使陰極區(qū)溶液中_富集。因此，電解食鹽水的總反應(yīng)為2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2_產(chǎn)物_產(chǎn)物如果設(shè)法用隔膜阻止OH移向陽(yáng)極，則氫氧化鈉可以在_附近的溶液中富集，由陰極區(qū)放出的溶液可以得到_，這就是電解食鹽水制備燒堿的原理。電解食鹽水還可以得到另外兩種重要的化工產(chǎn)品_和_。H生成離子OH陰極陽(yáng)極陰極NaOHCl2H2三、電鍍1應(yīng)用電解原理，在_表面上鍍上一薄層_的過(guò)程稱(chēng)為電鍍。2金屬電鍍時(shí)，通常以_為陰極，用含有_陽(yáng)離子的溶液作電解質(zhì)溶液，_作陽(yáng)極。在_電源作用下，_在待鍍金屬表面形成_而_的鍍層。1.金屬或非金屬其他金屬或合金2待鍍金屬制品鍍層金屬鍍層金屬直
5、流鍍層金屬均勻光滑致密電解的定義及原理電解的定義及原理1電解的概念：在直流電的作用下，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)程叫做電解。注意：(1)電解時(shí)所用電流必須是直流電而不是交流電。(2)熔融狀態(tài)的電解質(zhì)可被電解，電解質(zhì)溶液也可被電解。(3)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電解池的概念：借助于電流將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池，也可以叫做電解槽。3電解池的構(gòu)成條件(1)直流電源；(2)兩個(gè)固定電極；(3)電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)；(4)形成閉合回路。4電極反應(yīng)(1)半反應(yīng)：在電解池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是在兩個(gè)電極上分別進(jìn)行的，相當(dāng)于氧化還原反應(yīng)的一半
6、，這種反應(yīng)常稱(chēng)為半反應(yīng)，也叫電極反應(yīng)。(2)陽(yáng)極：按照電化學(xué)的規(guī)定，與電源正極相連的發(fā)生氧化反應(yīng)的電極，叫做陽(yáng)極。(3)陰極：按照電化學(xué)的規(guī)定，與電源負(fù)極相連的發(fā)生還原反應(yīng)的電極，叫做陰極。如：電解熔融NaCl的電極反應(yīng)式為： ( (2Na+ +2e- 2Na5實(shí)驗(yàn)探究電解熔融氯化鈉 (1)實(shí)驗(yàn)步驟：如圖所示，在容器中裝有熔融的氯化鈉，兩側(cè)分別插入石墨片和鐵片作電極材料，兩個(gè)電極分別與電源的正極和負(fù)極相連。接通電源后，一段時(shí)間，再切斷電源。 (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 石墨片上有黃綠色氣體產(chǎn)生，并可聞到刺激性氣味；鐵片上逐漸覆蓋一層銀白色物質(zhì)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在通直流電的條件下，熔融的氯化鈉發(fā)生了化學(xué)反
7、應(yīng)，其化學(xué)方程式為2NaCl 2NaCl2。Cl2生成于與電源正極相連的石墨片上，Na生成于與電源負(fù)極相連的鐵片上。 右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)的判斷正確的是()Aa為負(fù)極、b為正極Ba為陽(yáng)極、b為陰極C電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加D電解過(guò)程中，氯離子濃度不變解析：電流由正極流出，即a為電源正極，b為電源負(fù)極，則c極為電解池陽(yáng)極，d為電解池的陰極，電極為惰性電極，溶液中的離子放電，Cu2在陰極d析出，陰離子Cl在c極上放電產(chǎn)生Cl2。答案：C電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷1陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷：首先看電極，如果是活性電極(除Pt、Au、石墨外)，則是電極
8、材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失去電子而被氧化；若是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則要看溶液中陰離子的失電子能力。此時(shí)應(yīng)根據(jù)陰離子的放電順序加以判斷(放電順序即為得或失電子的能力順序)；陰離子在陽(yáng)極上的放電順序?yàn)椋篠2IBrClOHSO ，即：無(wú)氧酸根離子OH含氧酸根離子。注意：(1)在中學(xué)化學(xué)中無(wú)氧酸根離子通常只考慮：S2、I、Br、Cl的放電情況。(2)在溶液中我們常說(shuō)含氧酸根離子不放電，常指最高價(jià)(中心原子)含氧酸根離子不放電，但非最高價(jià)(中心原子)含氧酸根離子的放電能力比OH的放電能力強(qiáng)，2陰極陽(yáng)離子的放電(得電子)順序：KCa2NaMg2Al3Zn2Fe2Sn2Pb2HC
9、u2Fe3Hg2Ag。注意：(1)Fe3得電子能力比Cu2的強(qiáng)，即當(dāng)兩者共存時(shí)Fe3先放電。(2)通常情況下：Ag、Hg2、Fe3、Cu2、H水溶液中只考慮此部分Pb2、Sn2、Fe2、Zn2濃度很大(常指電鍍時(shí))排在H前Al3、Mg2、Na、Ca2、K只在熔融狀態(tài)下放電 用石墨作電極電解CuCl2和KCl混合溶液，電解初期陰極和陽(yáng)極分別析出的物質(zhì)是()AH2、Cl2BCu、Cl2CH2、O2 DCu、O2解析：本題考查離子放電順序，溶液中的離子有：Cu2、K、H及Cl、OH五種離子，得電子能力Cu2HK，失電子能力：ClOH，所以電解初期：陰極：Cu22e Cu，陽(yáng)極：2Cl Cl22e，故
10、選B。答案：B點(diǎn)評(píng)：記住常見(jiàn)離子的放電順序，陰離子：S2IBrClOH，陽(yáng)離子：活性陽(yáng)極AgHg2Cu2H，再就是看清題目要求的是初期的電解產(chǎn)物。用惰性電極電解的一般規(guī)律用惰性電極電解的一般規(guī)律類(lèi)型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解物質(zhì)電解質(zhì)溶液的濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰極：2H2e H2陽(yáng)極：4OH4e 2H2OO2NaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水電解電解型電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大氯化氫CuCl2電解質(zhì)減小增大氯化銅放H2生堿型陰極：放出H2生成堿，陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大氯化氫放O2生酸型陰極：電
11、解質(zhì)陽(yáng)離子放電，負(fù)極：OH放電生成酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅注意：(1)電解水型：含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的電解。(2)電解電解質(zhì)型：無(wú)氧酸(除HF外)、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(氟化物除外)溶液的電解。(3)放氫生堿型：活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(氟化物除外)溶液的電解。(4)放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽溶液的電解。 如圖所示，在U形管中裝入滴有紫色石蕊溶液且混合均勻的某溶液，通直流電，一段時(shí)間后U形管內(nèi)會(huì)形成一個(gè)倒立的“彩虹”，則U形管內(nèi)的溶液可能為()AH2SO4溶液 BNaOH溶液CAgNO3溶液 DNa2SO4溶液解析：本題考
12、查電解規(guī)律，彩虹意味著多種顏色，當(dāng)電解質(zhì)溶液為Na2SO4時(shí)，陰極區(qū)生成OH，使溶液變藍(lán)，陽(yáng)極區(qū)生成H，使溶液變紅，中間石蕊呈紫色，并且顏色逐漸改變，像彩虹一樣，故選D。答案：D 在室溫下，NaCl在水中的溶解度是36 g。以石墨作陽(yáng)極對(duì)飽和食鹽水進(jìn)行電解，化學(xué)反應(yīng)式為2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2。電解一段時(shí)間后，欲使食鹽水恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，下列做法中合理的是()A向電解后的溶液中通適量HCl氣體B向電解后的溶液中加適量濃鹽酸C將電解后的溶液先分離出NaOH，再加入NaClD將電解后的溶液先分離出NaOH，再加入水E向電解后的溶液中先加入適量的MgCl2，攪拌后再過(guò)濾解析：由NaC
13、l溶液的電解方程式2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2可知，實(shí)質(zhì)出來(lái)的是H2和Cl2，A項(xiàng)合理，B項(xiàng)不合理；飽和NaCl溶液中，NaCl與H2O的質(zhì)量比為36 649 16，被電解的NaCl與H2O的質(zhì)量比為58.5 18，C、D兩項(xiàng)都不合理；加MgCl2后，2NaOHMgCl2=Mg(OH)22NaCl，雖然使NaCl恢復(fù)原狀，但水的總量未恢復(fù)，E項(xiàng)不合理。答案：A電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用 1電解食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣 (1)實(shí)驗(yàn)裝置 按右圖裝置，在U形管里倒入飽和食鹽水，插入一根石墨棒作陽(yáng)極，一根鐵棒作陰極。同時(shí)兩邊管中各滴入幾滴酚酞溶液，并用濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極放出的
14、氣體，接通直流電源后，注意管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象，看到陰極區(qū)溶液變紅且有氣泡，陽(yáng)極區(qū)有Cl2產(chǎn)生。(2)實(shí)驗(yàn)原理分析飽和食鹽水中存在以下電離方程式：NaCl NaClH2OHOH在食鹽水中存在著Na、Cl、H、OH四種離子，通電時(shí)，Na、H向陰極移動(dòng)，OH、Cl向陽(yáng)極移動(dòng)。由于放電順序HNa、ClOH，因此兩極上的電極反應(yīng)分別為陽(yáng)極：2Cl2e Cl2(氧化反應(yīng))；陰極：2H2e H2(還原反應(yīng))。在上述反應(yīng)中，由于H在陰極上得到電子而生成H2，破壞了水的電離平衡，促進(jìn)了水的繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH的濃度增大而呈堿性?？偡磻?yīng)：注意：(1)弄清楚食鹽水中的離子放電順序。(2)堿在陰極區(qū)產(chǎn)生的原因是
15、H2O電離的H在陰極上得電子而生成H2從而引起水的電離平衡被破壞，在陰極區(qū)積累了大量的OH而生成堿。2電解精煉銅(1)電解精煉銅的裝置粗銅中往往含鋅、鐵、鎳、金等多種金屬，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，位于金屬活動(dòng)性順序表銅以前的金屬雜質(zhì)如Zn、Fe、Ni等，也會(huì)同時(shí)失去電子，如Zn2e Zn2、Ni2e Ni2。但是它們的陽(yáng)離子比銅離子難以還原，所以它們并不在陰極獲得電子析出，而只是留在電解液里。而位于金屬活動(dòng)性順序表銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因?yàn)槭щ娮幽芰Ρ茹~弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子溶解下來(lái)，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子溶解后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽(yáng)極泥(陽(yáng)極泥可作
16、為提煉金、銀等貴重金屬的原料)。3電鍍(1)定義：電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。(2)目的：電鍍的目的主要是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。(3)鍍層金屬：通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如Cr、Zn、Ag、Cu等。(4)原理：電鍍時(shí)，把待鍍金屬制品作為陰極；用鍍層金屬作為陽(yáng)極；用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液。通低壓直流電，陽(yáng)極金屬溶解在溶液中成為陽(yáng)離子，移向陰極，在陰極獲得電子被還原成金屬，在待鍍件表面覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層。如圖例如：鐵件上鍍鋅。放電能力不僅與本身性質(zhì)相關(guān)，還與離子濃度、pH等有關(guān)。當(dāng)c(Zn2)較大時(shí)，Zn2
17、放電能力大于H，在直流電作用下，電極反應(yīng)：陽(yáng)極的鋅不斷被氧化成Zn2進(jìn)入溶液，陰極溶液中Zn2被還原成鋅鍍層，因此電鍍液中c(ZnCl2)保持不變。(5)電鍍特點(diǎn)：“一多、一少、一不變”。一多指陰極上有鍍層金屬沉積，一少指陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解，一不變指電解液濃度不變。注意：電鍍生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣中含有多種對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，處理后應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其中的有用成分要回收利用。 如下圖所示，甲、乙為相互串聯(lián)的兩個(gè)電解池。(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，則A電極名稱(chēng)為_(kāi)極，電極材料是_，電極反應(yīng)式為_(kāi)，電解質(zhì)溶液可以是_。(2)乙池中鐵極電極反應(yīng)式為_(kāi)，若在乙池中滴入少量
18、酚酞試液，開(kāi)始電解一段時(shí)間后，鐵極附近呈_色。(3)若乙電解池中的電解質(zhì)溶液為等物質(zhì)的量濃度的Cu(NO3)2和MgCl2溶液。分階段寫(xiě)出乙池中電解反應(yīng)的化學(xué)方程式_。解析：(1)在一條電路上串聯(lián)兩個(gè)電解池，使同學(xué)們對(duì)陰、陽(yáng)極的判斷容易受到干擾，在分析甲池時(shí)，把乙池視為一段導(dǎo)線，反之，分析乙池時(shí)，把甲池視為一段導(dǎo)線。據(jù)此分析得出：A為陰極，B為陽(yáng)極，F(xiàn)e為陰極，C為陽(yáng)極。又根據(jù)工業(yè)上電解精煉銅的原理判斷A電極材料應(yīng)為純銅，電極反應(yīng)式為Cu22e Cu，電解質(zhì)溶液用含Cu2的溶液(如CuSO4溶液)。(2)乙池中是用惰性電極電解NaCl溶液(陰極材料是否是活潑金屬對(duì)電解無(wú)影響)，鐵極反應(yīng)式為2H
19、2e H2，由于水提供的H放電，鐵極附近溶液中OH越來(lái)越多，加入酚酞溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色。 (3)電解多種電解質(zhì)的混合溶液，分析電解反應(yīng)的方法步驟為：分析電解質(zhì)溶液中的所有離子，分為陰、陽(yáng)兩組(包括水電離出的H和OH)；將陰、陽(yáng)離子分別按放電先后順序進(jìn)行排列；寫(xiě)出陰、陽(yáng)兩極上的反應(yīng)式和電解的總反應(yīng)式并據(jù)此判斷反應(yīng)現(xiàn)象或進(jìn)行計(jì)算。 答案：(1)陰；純銅；Cu22e Cu2；含Cu2的溶液(如CuSO4溶液)(2)2H2e H2；紅(3)第一階段： ，第二階段：1下列金屬中：鐵、鎂、錳、釩、鉻，可用鋁熱法制備的有()A BC D解析：本題考查金屬冶煉，難熔金屬的氧化物可做鋁熱劑，如Fe2O3、Fe3
20、O4、V2O5、Cr2O3、MnO2等，從而可用鋁熱法制備Fe、V、Cr、Mn。答案：C 2.Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取。Cu2O的電解池示意圖如右，電解總反應(yīng)：2CuH2O Cu2OH2。下列說(shuō)法正確的是() A石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C銅電極接直流電源的負(fù)極 D當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1 mol Cu2O生成解析：由電解總反應(yīng)式可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H2e H2，A選項(xiàng)正確；陽(yáng)極與電源的正極相連，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極反應(yīng)為2Cu2OH2e Cu2OH2O，當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.05 mol Cu2O生成，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A
高中化學(xué)（情景導(dǎo)入+課前導(dǎo)讀+知識(shí)解惑+課堂演練）第一章 第2節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電解課件 魯科版選修4
