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1、第一節(jié)第一節(jié) 電解原理電解原理第四單元第四單元 電解原理及其應用電解原理及其應用學習目標：學習目標：1 1、理解電解原理、理解電解原理 、理解理解電解池的形成條件電解池的形成條件 掌握判斷電解池的陰、陽極的方法，掌握判斷電解池的陰、陽極的方法，、會判斷離子的放電順序、會判斷離子的放電順序會寫電極反應式和電解方程會寫電極反應式和電解方程式式 1、給你一些儀器（包括一個穩(wěn)壓電源、一個、給你一些儀器（包括一個穩(wěn)壓電源、一個電流計、一個有機玻璃水槽、兩根碳棒、一條銅電流計、一個有機玻璃水槽、兩根碳棒、一條銅片、一條鐵片、導線若干）和片、一條鐵片、導線若干）和CuCl2溶液，請大溶液，請大家利用已有的儀
2、器和試劑組成原電池，最多能組家利用已有的儀器和試劑組成原電池，最多能組成幾個不同的原電池成幾個不同的原電池?它們的電極和電解質溶液它們的電極和電解質溶液是什么是什么? 思思 考考2、這兩個原電池的現(xiàn)象如何、這兩個原電池的現(xiàn)象如何?請寫出電極反應式。請寫出電極反應式。 現(xiàn)象相同：鐵棒逐漸溶解，現(xiàn)象相同：鐵棒逐漸溶解，碳棒或銅棒上有紅色的固體碳棒或銅棒上有紅色的固體銅析出銅析出溶液的藍色逐漸變淺。溶液的藍色逐漸變淺。 電極反應式：電極反應式：負極：負極：Fe - 2eFe - 2e- - FeFe2+2+正極：正極：CuCu2+2+ + 2e + 2e- - CuCu Fe/CuClFe/CuCl
3、2 2/Cu/Cu Fe/CuClFe/CuCl2 2/C/C（氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應）電子流向：負極導線正極電子流向：負極導線正極3、為什么不用兩個碳棒做電極來組成原電池呢、為什么不用兩個碳棒做電極來組成原電池呢? 4、如果用兩個碳棒做電極，并在兩個電極之間連、如果用兩個碳棒做電極，并在兩個電極之間連 接一個直流電源和一個電流計進行實驗，該裝置接一個直流電源和一個電流計進行實驗，該裝置 與你們以前見過的哪個實驗裝置相同與你們以前見過的哪個實驗裝置相同?會不會有電會不會有電 流通過電流計呢流通過電流計呢? 思思 考考陰極陰極陽極陽極電解氯化銅溶液微觀模擬電解氯化銅溶液微觀
4、模擬1、通電前，氯化銅溶液里有、通電前，氯化銅溶液里有 哪些離子哪些離子?這些離子的運動情這些離子的運動情況怎樣況怎樣? 2、通電時，這些離子的運動、通電時，這些離子的運動 情況有什么變化情況有什么變化?為什么為什么? 3、當離子定向移動到電極表、當離子定向移動到電極表面時，發(fā)生的是什么類型的面時，發(fā)生的是什么類型的反應反應? 4、電子的流動方向如何、電子的流動方向如何?外外電路上的電流方向怎樣電路上的電流方向怎樣? 電解氯化銅溶液電解氯化銅溶液陽極陽極：(Cl-、OH-）陰極陰極：(Cu2+、H+) CuCl2 Cu + Cl2電解電解 2Cl- 2e- = Cl2 Cu2+ 2e- = C
5、u總反應式總反應式： （氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應） 電解質的濃度電解質的濃度 ，若要使電解質溶液復原，怎么辦？若要使電解質溶液復原，怎么辦？加加CuCl2溶液溶液電解電解CuCl2溶液溶液 ：變小變小定義：定義：把把電能電能轉化為轉化為化學能化學能的裝置。的裝置。構成構成陽極：陽極： 與外電源與外電源正極正極相連的電極，相連的電極，氧化氧化反應反應陰極：陰極： 與外電源與外電源負極負極相連的電極，相連的電極，還原還原反應反應電電 解解 池池2、3 3、電子的流向、電子的流向電源負極電源負極1、電解概念、電解概念 使電流通過電解質溶液而在陰陽使電流通過電解質溶液而在陰陽兩極兩
6、極引起引起氧化還原反氧化還原反應應的過程，叫電解。的過程，叫電解。一、電解原理一、電解原理與電流的方向相反與電流的方向相反電解池陰極電解池陰極 電解質溶液電解質溶液電解池陽極電解池陽極 電源正極電源正極電解質溶液：電解質溶液：外接外接電源電源陽極陽極：(Cl-、OH-）陰極陰極：(Cu2+、H+) CuCl2 Cu + Cl2電解電解 2Cl- 2e- = Cl2 Cu2+ 2e- = Cu總反應式總反應式： （氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應）電解電解CuCl2溶液溶液 ：4、常見陰陽離子放電順序、常見陰陽離子放電順序(離子濃度接近時離子濃度接近時)陽離子陽離子放電（放電（得電子
7、得電子）由）由難難到到易易(在陰極在陰極,發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應)陰離子陰離子（失電子失電子）惰性電極時：惰性電極時：放電放電: :陽離子在電極上得到電子和陰離子在電極上陽離子在電極上得到電子和陰離子在電極上 失去電子的過程叫放電。失去電子的過程叫放電。放電能力的影響因素：放電能力的影響因素：離子的放電能力取決于離子的本性，離子的放電能力取決于離子的本性， 也與離子的濃度大小和電極材料有關。也與離子的濃度大小和電極材料有關。離子的放電順序離子的放電順序練習：練習： 電解電解Na2SO4溶液溶液 ：總反應式：總反應式： 陽極陽極 ： 電解電解 Na2SO4溶液電解的實質？溶液電解的實質？陰極陰
8、極 ： （用惰性電極）（用惰性電極） 2H+ + 2e- = H2 4OH- 4e- = O2+ 2H2O 2H2O = 2H2+ O2電解后分析電解后分析PH的變化？過程中？的變化？過程中？不變不變電解水電解水NaClNaCl溶液溶液陽極反應陽極反應：2Cl2Cl- - 2e- 2e- - = Cl= Cl2 2陰極反應陰極反應：2H2H+ + + 2e+ 2e- - =H=H2 2總的方程式總的方程式：2NaCl + 2H2NaCl + 2H2 2O = 2NaOH + HO = 2NaOH + H2 2+ Cl+ Cl2 2 通電通電結論結論：用惰性電極電解活潑金屬的無氧酸用惰性電極電解
9、活潑金屬的無氧酸鹽，溶質、溶劑同時消耗鹽，溶質、溶劑同時消耗電解的結果生成電解的結果生成堿堿，電解后溶液的，電解后溶液的 。 練習：練習：電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水( (用惰性電極用惰性電極) )電解質復原加電解質復原加 。HClPH增大增大- - - - - - - - - -陰陰極極陽陽極極惰性惰性電極電極：C、Pt、Au等，等，不論做陰極、陽極，不論做陰極、陽極，本身都不反應本身都不反應?；顫娀顫婋姌O電極：Fe、Cu、Ag等等,做做陰極：陰極：做做陽極：陽極：.電極材料電極材料問題：若兩電極是活性電極時，情況會怎樣呢？問題：若兩電極是活性電極時，情況會怎樣呢？溶液中陽離子得電子，本身溶
10、液中陽離子得電子，本身不反應不反應, ,溶液中陰離子失電子能力小于電極金屬，溶液中陰離子失電子能力小于電極金屬，本身本身被氧化被氧化溶解。溶解。 分析電解反應（用惰性電極時）的分析電解反應（用惰性電極時）的一般思路：一般思路：明確溶液中存在哪些離子明確溶液中存在哪些離子根據(jù)陽極氧化、陰極還原以及氧化性、還根據(jù)陽極氧化、陰極還原以及氧化性、還原性強弱判斷反應的離子先后，最后分析原性強弱判斷反應的離子先后，最后分析得出產(chǎn)物（注意陽極是活性電極時）得出產(chǎn)物（注意陽極是活性電極時）陰陽兩極附近有哪些離子陰陽兩極附近有哪些離子二、電極反應式和電解方程式的書寫：二、電極反應式和電解方程式的書寫：例：例：
11、寫出用石墨做電極電解寫出用石墨做電極電解CuSO4溶液溶液的電極反應式及總的的電極反應式及總的電解方程式，電解方程式，方方 法法 陰極：陰極：陽極：陽極：最后使得失數(shù)相等，兩極半反應相加得總方程式；最后使得失數(shù)相等，兩極半反應相加得總方程式；電解電解電解電解陰極：陰極：陽極：陽極： 4OH 4e-O2+2H2OCu2+2e-CuOH SO4 2H+ Cu2+H2O H+OH CuSO4 Cu2+ SO4 2首先分析、比較出陰陽極的放電離子：首先分析、比較出陰陽極的放電離子：然后寫然后寫電極反應式電極反應式 ：2CuO2+4H+2CuSO4 + 2H2O（電解化學方程式電解化學方程式）2Cu2+
12、 +2H2O（電解離子方程式電解離子方程式）2CuO2+2H2SO41、寫出用電極電解下列溶液的電極反應式和電解方程式、寫出用電極電解下列溶液的電極反應式和電解方程式 ：（1）（2）（3）（4）（5）Na2SO4溶液溶液NaOH溶液溶液H2SO4溶液溶液AgNO3溶液溶液NaCl 溶液溶液練練 習習2 2、寫出用鐵電極電解氯化鈉溶液的電極反應式、寫出用鐵電極電解氯化鈉溶液的電極反應式. .陽極陽極：陰極陰極：3 3、寫出用銅電極電解氯化銅溶液的電極反應式、寫出用銅電極電解氯化銅溶液的電極反應式. .陽極陽極：陰極陰極：4、Cu+H2SO4 = CuSO4+H2能自發(fā)反應？能自發(fā)反應？如何使該反
13、應發(fā)生，請設計實驗完成該反應。如何使該反應發(fā)生，請設計實驗完成該反應。Fe - 2eFe - 2e- - = Fe= Fe2+2+2H2H+ + 2e+ 2e- - = H= H2 2Cu - 2eCu - 2e- - = Cu= Cu2+2+CuCu2+2+ + 2e + 2e- - = Cu= Cu否否Cu / Cu / H H2 2SOSO4 4 / C/ C2、電極反應的書寫與下列幾個因素有關、電極反應的書寫與下列幾個因素有關 電極材料有關電極材料有關(看是惰性電極還是活潑電極看是惰性電極還是活潑電極) 離子的氧化還原性強弱有關離子的氧化還原性強弱有關 與電子守恒有關與電子守恒有關1、
14、書寫注意事項、書寫注意事項：一看電極材料；一看電極材料； 二看離子的放電順序二看離子的放電順序電解電解類型類型舉舉 例例電極反應電極反應溶液變化溶液變化溶液溶液復原復原物質類別物質類別實例實例PHC濃度濃度電電解解水水含氧酸含氧酸H2SO4強堿強堿NaOH 活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽Na2SO4分解分解電解電解質質 無氧酸無氧酸HCl 不活潑金屬不活潑金屬的無氧酸鹽的無氧酸鹽CuCl2溶質溶質和溶和溶劑同劑同時電時電解解 活潑金屬的活潑金屬的無氧酸鹽無氧酸鹽NaCl 不活潑金屬的不活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽CuSO4陽極：陽極：4OH4OH-4e-4e =O =O2 2+2H+2H2
15、 2O O 陰極：陰極：4H4H+ +4e+4e=2H=2H2 2陽極：陽極：2Cl2Cl-2e-2e=Cl=Cl2 2陰極：陰極：2H2H+ +2e+2e=H=H2 2陽極：陽極：2Cl2Cl-2e-2e=Cl=Cl2 2陰極：陰極：CuCu2+2+2e+2e=Cu=Cu陽極：陽極：2Cl2Cl-2e-2e=Cl=Cl2 2陰極：陰極：2H2H+ +2e+2e=H=H2 2陽極：陽極： 4OH4OH-4e-4e=O=O2 2+2H+2H2 2O O陰極：陰極：2Cu2Cu2+2+4e+4e=2Cu=2Cu減小減小增大增大不變不變增大增大減小減小增大增大 放出放出H H2 2生成堿生成堿減小減
16、小 放出放出O O2 2生成酸生成酸增大增大增大增大增大增大減小減小減小減小生成生成新物質新物質生成生成新物質新物質H H2 2O OHClHClCuClCuCl2 2HClHClCuOCuO比較項目比較項目原電池原電池電解池電解池能量轉換能量轉換能否自發(fā)能否自發(fā)兩兩個個電電極極電池內(nèi)離子電池內(nèi)離子的遷移方向的遷移方向電子流向電子流向構成條件構成條件化學能轉化為電能電能轉化為化學能化學能轉化為電能電能轉化為化學能反應不自發(fā)反應不自發(fā)反應自發(fā)反應自發(fā)連接電源的正極，連接電源的正極，作為陽極作為陽極相對活潑的金屬相對活潑的金屬作為負極作為負極連接電源的負極，連接電源的負極，作為陰極作為陰極相對不活
17、潑的金屬相對不活潑的金屬或石墨作為正極或石墨作為正極陰離子向陽極遷移，陰離子向陽極遷移，陽離子向陰極遷移陽離子向陰極遷移陰離子向負極遷移，陰離子向負極遷移，陽離子向正極遷移陽離子向正極遷移兩個電極、電解質溶液形成閉合回路。兩個電極、電解質溶液形成閉合回路。電解池有外電源，原電池無需外電源。電解池有外電源，原電池無需外電源。四：四：氧化反應氧化反應失去電子失去電子還原反應還原反應獲得電子獲得電子負極負極正極正極負極負極陰極，陰極，陽極陽極正極正極（3 3）原電池的正極和電解池的陽極均發(fā)生氧化）原電池的正極和電解池的陽極均發(fā)生氧化 反應（反應（ ）（2 2）電解質溶液導電過程中伴隨著化學變化）電解
18、質溶液導電過程中伴隨著化學變化( ( ）1 1、判斷、判斷（1 1）電解、電離均需要通電才能實現(xiàn)（）電解、電離均需要通電才能實現(xiàn)（ ）鞏固提高：鞏固提高： 2、在浸泡過碘化鉀溶液和、在浸泡過碘化鉀溶液和淀粉溶液的濾紙上，接上電源（如圖）。淀粉溶液的濾紙上，接上電源（如圖）。通電后，發(fā)現(xiàn)在通電后，發(fā)現(xiàn)在A處出現(xiàn)藍色。處出現(xiàn)藍色。（1）請寫出）請寫出A、B處的電極方程式和寫出總反應處的電極方程式和寫出總反應 A、 ， B、 ， 總反應：總反應： 。 （2）若有）若有0.02mol電子流入電源正極，電子流入電源正極， 理論上可產(chǎn)生理論上可產(chǎn)生 molH2。AB+2I2I- - - - 2e2e- -
19、 = I= I2 22H2H+ + + 2e+ 2e- - =H=H2 22KI+2H2KI+2H2 2O 2KOH+IO 2KOH+I2 2+H+H2 2電解0.010.01從從NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl等離等離子中選出適當?shù)碾x子組成電解質，采用惰性電極對其子中選出適當?shù)碾x子組成電解質，采用惰性電極對其溶液進行電解。溶液進行電解。兩極分別放出兩極分別放出H2和和O2，電解質的化學式可能是，電解質的化學式可能是 ；若陰極析出金屬，陽極放出若陰極析出金屬，陽極放出O2，電解質的化學式可，電解質的化學式可能為能為 ；兩極分別放出氣體，且體積比為兩極分別放出氣體，且體積
20、比為1：1，電解質的化，電解質的化學式可能是學式可能是 。再再 見！見！Na2SO4溶液溶液電極反應電極反應陽極：陽極： 4OH4OH 4e 4e = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2 陰極陰極：2H + 2e = H2 總反應方程式：總反應方程式：2H2O= 2H2 +O2 通電通電結論：結論：用惰性電極電解活潑金屬的含氧酸鹽實質是電解水。用惰性電極電解活潑金屬的含氧酸鹽實質是電解水。電解后溶液的電解后溶液的PH不變。不變。分析分析1、通電前、通電前2、通電后、通電后返回返回NaOH溶液溶液電極反應：電極反應：陽極：陽極： 4OH4OH 4e 4e = 2H= 2H2 2O+OO+O2
21、2 陰極陰極：2H + 2e = H2 總反應方程式：總反應方程式：2H2O= 2H2 +O2 通電通電結論：結論：用惰性電極電解強堿實質是電解水。用惰性電極電解強堿實質是電解水。電解后溶液的電解后溶液的PH應該增大。應該增大。分析分析1、通電前、通電前2、通電后、通電后返回返回H2SO4溶液溶液電極反應電極反應陽極：陽極：4OH4OH 4e 4e = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2 陰極陰極：2H2H+ + 2e+ 2e= H= H2 2 總反應方程式：總反應方程式：2H2O= 2H2 +O2 通電通電結論：結論：用惰性電極電解含氧酸實質是電解水。用惰性電極電解含氧酸實質是電解水。電解
22、后溶液的電解后溶液的PHPH變小。變小。分析分析1、通電前、通電前2、通電后、通電后返回返回AgNO3溶液溶液電極反應電極反應陽極：陽極： 4OH 4e = 2H2O+O2 陰極陰極：Ag+ e = Ag 總反應方程式：總反應方程式：4 4AgNO3 +2H+2H2 2O= O= 4Ag+O+O2 2 +4HNO+4HNO3 3通電通電結論：結論：用惰性電極電解不活潑金屬的含氧酸鹽，用惰性電極電解不活潑金屬的含氧酸鹽，溶質溶劑同時消耗溶質溶劑同時消耗電解的結果生成酸，電解后溶液的電解的結果生成酸，電解后溶液的PH減小。減小。分析分析1、通電前、通電前2、通電后、通電后返回返回NaCl溶液溶液電極反應電極反應陽極：陽極：2Cl2Cl2e2e=Cl=Cl2 2 陰極陰極：2H2H+ + + 2e + 2e = H= H2 2 總反應方程式：總反應方程式：2 NaCl2 NaCl + 2H + 2H2 2O =2NaOH +HO =2NaOH +H2 2 +Cl +Cl2 2 通電通電結論：結論：用惰性電極電解活潑金屬的無氧酸鹽，用惰性電極電解活潑金屬的無氧酸鹽，溶質溶劑同時消耗溶質溶劑同時消耗電解的結果生成堿，電解后溶液的電解的結果生成堿，電解后溶液的PH增大。增大。分析分析1、通電前、通電前2、通電后、通電后返回返回
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