1、第三单元 化学能与电能的相互转化 在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为化学能。化学能。电能转化为化学能一般通过电解的方法来电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。完成。我们已学过的化学课程里涉及利用电解反应我们已学过的化学课程里涉及利用电解反应来制取新物质的例子吗？来制取新物质的例子吗？实实 例例被电解物质被电解物质 电电 解解 产产 物物 化化 学学 方方 程程 式式电解水电解水水水H2、O22H2O=2H2+O2 电解食盐水电解食盐水 H2O、NaC
2、l NaOH、H2、Cl22NaCl+2H2O=2NaOH +H2 +Cl2 电解融熔电解融熔 氯化钠氯化钠NaClNa、Cl2 2NaCl=2Na+Cl2 电解融熔电解融熔 氧化铝氧化铝Al2O3Al、O22Al2O3=4Al+3 O2 电解氯化铜溶液微观模拟电解氯化铜溶液微观模拟 在在U U形管中加入饱和氯化铜溶液，用形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。钟后，观察现象。（1 1）接电源负极的石墨棒上有）接电源负极的石墨棒上有 ，电极反应为。电极反应为。（2 2）接电源正极的石墨棒上有）接电源正极的石墨棒上有 ，电极反应
3、为。电极反应为。（3 3）电解反应的化学方程式。）电解反应的化学方程式。（4 4）在上述电解反应中，被氧化的物质是，）在上述电解反应中，被氧化的物质是，被还原的物质是。被还原的物质是。（5 5）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，有什么不同？为什么？有什么不同？为什么？有铜析出有铜析出Cu2+2e-=Cu有有Cl2放出放出2Cl-2e-=Cl2CuCl2=Cu+Cl2 CuCl2CuCl2因参与电解的微粒不因参与电解的微粒不 同。同。一一.电解原理及电解池电解原理及电解池构成电解池有什么条件？电解池有什么条件？1.电解电解:使使电流电流通过
4、电解质溶液而在通过电解质溶液而在阴、阳两极引起阴、阳两极引起 氧化还原反应氧化还原反应的过程的过程.2.电解池电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置，借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把即把 电能电能转化为转化为化学能化学能的装置叫的装置叫电解池电解池或或电解槽电解槽 G Zn Cu CuCl2溶液溶液CCCuCl2溶液溶液原电池原电池电解池电解池探讨探讨1：观察电解观察电解CuCl2溶液的装置溶液的装置图，对比原电池的图，对比原电池的构成条件，总结电构成条件，总结电解池的构成条件。解池的构成条件。(1)直流电源直流电源(2)两个电极材料（活性或惰性）两个电极材料（活性或惰性）(3)电解质
5、溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质(4)形成闭合回路形成闭合回路3、电解池的构成条件、电解池的构成条件4.电极名称和电极反应电极名称和电极反应与电源与电源负极负极相连的电极叫相连的电极叫阴极阴极，阴极阴极上发生上发生还原反应。还原反应。与电源与电源正极正极相连的电极叫相连的电极叫阳极阳极，阳极阳极上发生上发生氧化反应氧化反应。CCCuCl2溶液溶液阴极阴极:与电源负极相连，与电源负极相连，电子流入，发生电子流入，发生还原还原反应反应阳极阳极:与电源正极相连，与电源正极相连，电子流出，发生电子流出，发生氧化氧化反应反应5.电极的判断电极的判断eeCC阴极阴极阳极阳极电解质溶液电解质溶液6.电
6、子、离子的流向电子、离子的流向电子电子从从阳极阳极通过电源流向通过电源流向阴极阴极阳离子阳离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阴极阴极阴离子阴离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阳极阳极比较原电池、电解池的异同点。比较原电池、电解池的异同点。原电池原电池电解池电解池定义定义化学能转变成电能的装置。化学能转变成电能的装置。自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应将电能转变成化学能的装将电能转变成化学能的装置。置。非自发的非自发的氧化还原反氧化还原反应应形成形成条件条件活动性不同两电极活动性不同两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路两电极接直流电源两电极接直流电源电极插入电解质溶液
7、电极插入电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路电极电极名称名称负极：较活泼金属；负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属正极：较不活泼金属(或或能导电的非金属等能导电的非金属等)阳极：与电源正极相连阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连阴极：与电源负极相连电极电极反应反应负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应原电池、电解池的比较原电池、电解池的比较稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 A B C D A B C D 例题例题1：下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 （）属于电解池的是属于电解池的是
8、 （）BC D 怎样区分原电池、电解池？怎样区分原电池、电解池？原电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源；7.7.电极产物的判断及电极反应的书写电极产物的判断及电极反应的书写 阳极阳极:先看电极后看溶液先看电极后看溶液 (1)(1)活泼金属电极活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂外金属电极失电子（除金和铂外)(2)(2)惰性电极惰性电极:溶液中阴离子失去电子溶液中阴离子失去电子,失电子能力为失电子能力为:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-阴极阴极:溶液中阳离子得电子溶液中阳离子得电子,得电子能力为得电子能力为:Ag+Fe3+Cu2+H+（
9、酸）（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水）（水）Al3+Mg2+重点重点记记重点重点记记阴极阴极：_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易。越强，反应越容易。常见阳离子放电顺序：常见阳离子放电顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+阳极阳极：_电子，发生电子，发生_反应，离子反应，离子_越强，反应越容易。越强，反应越容易。当阳极为惰性电极当阳极为惰性电极(石墨、铂、金石墨、铂、金)时时,常见常见阴离子放电顺序：阴离子放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F得得还原还原氧化性氧化性失失氧化氧化还原性还原性离子放电规律
10、离子放电规律阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2 2NaCl+2H2O 2NaOH +H2+Cl2 Cl2H2NaOH溶液溶液电池总反应：电池总反应：通 电 ClH+Na+OHNa+检验该气体的方检验该气体的方法是什么？法是什么？检验Cl2方法：将湿润的KI淀粉试纸放在阳极附近，试纸变蓝。二二.电解原理的应用电解原理的应用（1）氯碱工业）氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水.（2）电镀铜）电镀铜 (1)电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上一层其他金属或合金的过程，是电解的一一层其他金属或合金的过程，是电解的一个重要应用。个重要应用。(
11、2)电镀池的形成条件电镀池的形成条件 阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品(镀件镀件)阳极：镀层金属阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液 镀件镀件 铜铜 氯化铜溶液氯化铜溶液实验现象实验现象阳极：阳极：阴极：阴极：铜变细变小铜变细变小有红色固体产生有红色固体产生电极反应式电极反应式Cu2e-Cu2+Cu2+2e-Cu电镀液的组成及酸碱性不会变化电镀液的组成及酸碱性不会变化（3）铜的电解精炼）铜的电解精炼、粗铜所含的杂质、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等+纯铜纯铜粗铜粗铜CuSO4溶液溶液、粗铜的精炼、粗铜的精炼 以粗铜为
12、阳极，以纯以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，铜为阴极，以以CuSO4溶液溶液为电解液进行电解为电解液进行电解阳极：阳极：Zn 2eZn2+Fe2eFe2+Ni 2eNi2+Cu2eCu2+阴极：阴极：Cu2+2eCu长时间电解后必须补充或更换电解液长时间电解后必须补充或更换电解液阳极泥？阳极泥？阳极：阳极：6O2-12e-=3O2阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al总反应：总反应：2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2 通电 由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法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。对于冶炼像是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像Na、Mg
13、、Al这样活泼的金属，这样活泼的金属，电解法电解法几乎是唯一可行几乎是唯一可行的工业方法。的工业方法。（4）电冶金）电冶金 试一试：写出工业上冶炼金属铝的电极反应？试一试：写出工业上冶炼金属铝的电极反应？分析电解反应的一般思路分析电解反应的一般思路溶液中存在的离子溶液中存在的离子两极上的电极反应两极上的电极反应离子的移动方向及放电顺序离子的移动方向及放电顺序判断电解池的阴、阳极判断电解池的阴、阳极 原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池定义定义化学能转变成电能的化学能转变成电能的装置。装置。将电能转变成化学能将电能转变成化学能的装置。的装置。应用电解原理在某些金属应用电解原理在某些金属表面镀上一
14、层其它金属的表面镀上一层其它金属的装置。装置。形成形成条件条件活动性不同两电极活动性不同两电极电解质溶液电解质溶液形成闭合回路形成闭合回路两电极接直流电源两电极接直流电源电极插入电解质溶电极插入电解质溶液液形成闭合回路形成闭合回路镀层金属接电源正极，镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金属电镀液须含有镀层金属的离子的离子电极电极名称名称负极：较活泼金属；负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连阳极：镀层金属；阳极：镀层金属；阴极：镀件
15、阴极：镀件电极电极反应反应负极：氧化反应负极：氧化反应正极：还原反应正极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应阳极：氧化反应阴极：还原反应阴极：还原反应要点一：原电池、电解池、电镀池的比较要点一：原电池、电解池、电镀池的比较电解电解Na2SO4溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氧氧气气氢氢气气阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原Na2SO4 阴极阴极:4H+4e-=2H2 变大变大不不变变 加加H2O2H2O =2H2+O2 通电通电如电解如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶等
16、溶液时其电极反应式为：液时其电极反应式为：阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：4H+4e2H2 总反应：总反应：2H2O O2+2H2 电解 电解后溶液中电解后溶液中溶质的质量分数增大溶质的质量分数增大，若要恢，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律(1)电解水型：电解水型：如电解盐酸、如电解盐酸、CuCl2溶液等溶液等 电解后溶液中电解后溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若要，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的
17、通入一定量的HCl气体气体)阳极：阳极：2Cl 2eCl2阴极：阴极：2H+2e H2 总反应：总反应：2HCl Cl2+H2 电解电解盐酸电解盐酸(2)电解本身：电解本身：电解电解CuSO4溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氧氧气气铜铜实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原CuSO4 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4电解阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu减小减小 加加CuO阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2 减减小小如电解如电解CuSO4溶液、溶液、AgNO3溶液等。溶液等。阳极阳极：4OH4e2H2O+O2阴极：阴极：2Cu2+4e2Cu总反应：总反应：
18、2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4 电解 电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。氧化物。电解电解CuSO4溶液溶液(3)放氧生酸型：放氧生酸型：电解电解NaCl溶液的分析溶液的分析阴极阴极阳极阳极氢氢气气氯氯气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PH值值复原复原NaCl 阳极阳极:2Cl-2e-=Cl 2阴极阴极:2H+2e-=H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 +Cl2 电解减小减小增增大大 加加HCl如电解如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液
19、等。溶液等。电解后原溶液中电解后原溶液中溶质的质量分数减小溶质的质量分数减小，若，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。气体。阳极阳极(C)：2Cl 2eCl2阴极阴极(C)：2H+2e H2 总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2 电解(4)放氢生碱型：放氢生碱型：1关于电解关于电解NaCl水溶液，下列叙述水溶液，下列叙述正确的是正确的是A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色试液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性搅拌后溶液呈中性B2右图是电解右图是电解CuCl2溶液的装置，溶液的装置，其中其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的为石墨电极。则下列有关的判断正确的是是A.a为负极、为负极、b为正极为正极 B.a为阳极、为阳极、b为阴极为阴极C.电解过程中，电解过程中，d电极质量增加电极质量增加 D.电解过程中，氯离子浓度不变电解过程中，氯离子浓度不变C
