第三节电解池.docx

第三节电解池一、教学目标：1理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法2了解氯碱工业，电镀，冶金的原理3掌握电解电极方程式的书写。二、教学重点：电解原理及应用三、教学过程：我们知道化学能可以转变为热能，即反应热。化学能也能转变为电能，用原电池装置。今天这节课我们就来学习电能如何转化为化学能。第三节电解池一、电解原理讲：首先我们来比较金属导电和电解质导电的区别。 金属电解质导电粒子导电状态温度影响导电实质电子定向移动过渡：电解质导电的实质是什么呢？一起看实验。实验：现象一极有气泡，检验为氯气；另一极有红色的物质析出，分析为铜。讲：要分析此现象我们得研究此装置，首先看电极。1电极阳极与电源正极相连阴极与电源负极相连隋性电极只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)活性电极既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)问：通电前和通电时分别发生了怎样的过程？通电前：CuCl2=Cu2+2Cl- H2O H+OH-通电中：阳离子（Cu2+,H+）向阴极移动被还原；阴离子（Cl-,OH-）向阳极移动被氧化讲：即在电极上分别发生了氧化还原反应，称电极反应。2电极反应( 阳氧阴还 )阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极：Cu2+2e-=Cu(还原)总电极方程式：_放电：阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。3电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。讲：所以电解质导电的实质便是电解电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。问：构成电解池的条件是什么？电源、电极、电解质构成闭和回路。思考：电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是H+ ？4离子的放电顺序阴极：（阳离子在阴极上的放电顺序(得e-)）Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(指酸电离的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 阳极(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-(SO32-/MnO4-OH-)(2) 是活性电极时：电极本身溶解放电问：放电能力弱于H+和OH的物质在水溶液中放电吗？ 否，但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。问：电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸，为什么？可以加食盐吗？练习：电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。5电解规律：（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型。问：初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性，影响水的电解吗？电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2？氧气溶解度大于氢气又为何硫酸一定大于2，而氢氧化钠可能等于2？硫酸根可能放电。（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。练习：电解硫酸铜方程式。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。6电解中电极附近溶液pH值的变化。（1）电极区域 A阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。 B阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。（2）电解质溶液中 A电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。 B电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。但象CuCl2变大C电解过程中,只产生H2, pH变大。D电解过程中,只产生O2, pH变小。过渡：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜的电解精炼法。二、电解原理的应用1铜的电解精炼 阳极：粗铜棒 阴极：精铜棒 电解质：含铜电解质问：精炼中硫酸铜的浓度怎样？基本不变，但变小。过渡：若把阴极精铜棒换成铁棒，电解过程变吗？不变，但不是精炼铜了，而叫电镀铜。2电镀铜 阳极：镀层金属 阴极：待镀金属（镀件） 电镀液：含镀层金属的电解质。3电解饱和食盐水氯碱工业问：1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么？2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系？3、从Cl-Cl2一定需要加氧化剂吗？4、阴极产物和阳极产物能接触吗？5、饱和食盐水为何需要精制？如何精制？精制：步骤一、1）先加过量的BaCl2和过量的NaOH（顺序可换），再加入过量的Na2CO3 2）过滤 3）加盐酸调节pH为7 步骤二、送入阳离子交换塔除去Ca2+、Mg2+等。 4电冶金电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)（电解）2Na+Cl2适用范围：活泼金属KAl练习:1、在水中加等物质的量的Ag+,Pb2 +,Na +, SO42-, NO3- , Cl-,该溶液放在用惰性电极做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量比为（ ）A. 35.5:108 B. 16:207C.8:1D.108:35.52、用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一种物质溶液能与原来完全一样的是氯化铜加硫酸铜、氢氧化钠加氢氧化钠、氯化钠加氯化氢、硫酸铜加氢氧化铜3、0.1摩氯化铜和0.1摩溴化钠共0.4摩电子转移，分析过程。4、铁、C/硫酸C、C/氯化铜用导线相连，分析正负极和阴阳极及两装置的p H的变化。5、如何判断电解池的阴阳极？ 与正极相连的、发生氧化反应的、阴离子移向的一极是阳极，反之是阴极。 如：高锰酸钾的做电解质，发现红色加深的是什么极？ 湿润的淀粉KI试纸并滴有酚酞，变红的是什么极？变蓝的是什么极？6、以A、B两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液，通电t分钟，在B极收到11.2mL标况下气体，此后将电源反接，以相同的电流强度通电t/2分钟。问：（1）A、B分别是什么极？（2）电源反接后A、B电极质量如何变化？（3）若溶液体积为200mL，则通电t/2分钟时的溶液p H=？原 电 池电 解 池电极名称 正负极阴阳极 电极材料负极：活泼金属 正极：不活泼金属或可导电的非金属(如C) 惰性材料或活性材料 电流方向：外电路 内电路组成原理功能化学能到电能电能到化学能