1.3 电能转化为化学能——电解 课件 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

鲁科版化学选修一高一下学期 第一章 化学反应与能量变化 第3节 电能转化为化学能——电解 第1课时 电解的原理 在100多年前，铝曾是一种稀有的金属，被称为“银色的金子”，比黄金还要珍贵。 法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的富有和尊贵，制造了一顶名贵的皇冠——铝皇冠。在举行盛大宴会时，只有他使用一套铝餐具。 为什么铝制品在当时那么昂贵呢？因为当时铝的冶炼比较困难。 而现代化的今天，铝制品得到了广泛的应用，成为一种物美价廉的金属，这一切都要归功于金属铝的冶炼方法——电解法。 电能转化为化学能——电解 电解的原理 学习目标 1．通过有关电解化学史料的了解，感知电解对科学研究和社会发展的促进作用。 2．了解电解池的工作原理，掌握电极反应式的书写。3． 通过实验探究，了解离子在电极上放电顺序的存在。基于宏微结合和证据推理从不同视角分析问题，推导合理结论。 1799 1800 1807 化学与历史 伏打， 发明电池 尼克尔森，电解水 【英】戴维 【化学史话】 Sodium 原理探析---电解熔融氯化钠 1．通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？ 它们的运动情况怎样？ 2．接通电源后，Na+、Cl-会怎样移动？ 3．移到两极表面的Na+、Cl-将发生什么变化？ 试写出电极反应式和总反应式。 4．通电后，外电路上的电子流向？ 总反应式： 铁电极（阴极）： 石墨电极（阳极）： 【交流研讨】---电解熔融氯化钠的原理 通电 2NaCl ==== 2Na+Cl2 ↑ 2Cl- - 2e- == Cl2↑ 还原反应 2Na+ +2e- = 2Na 氧化反应 模型建构 知识建构---电解的原理 1．电解： 将直流电通过熔融电解质或电解质溶液，在两个电极分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2．电解池：将电能转化为化学能的装置。 构成：直流电源、电极材料、离子导体、闭合回路 3．阳极：与电源正极相连，发生氧化反应的电极。 阴极：与电源负极相连，发生还原反应的电极。 4．放电：离子在电极表面得到或失去电子的过程。 【学以致用】电解水 2H2O ===2H2↑+O2↑ 通电 阳极： 阴极： 4H+ + 4e- = 2H2↑ 4OH- - 4e- = O2↑+2H2O 【联想质疑】 1800 1807 电解水 【英】戴维 Mg、Ca、Sr、Ba Sodium ? 【思考】NaCl水溶液比熔融NaCl更易获得，为什么不从NaCl水溶液中提取单质Na呢？ 【实验探究】——电解饱和NaCl溶液 猜想假设 1.氯化钠溶液中存在哪些离子？ 2. 外接电源后，这些离子移动方向怎样？ 3.当一个电极存在多种放电离子时，哪种离子先放电？ 4.预测阴极和阳极反应的产物？如何验证？ 交流讨论 【实验探究】——电解饱和NaCl溶液 实验仪器和试剂： 饱和NaCl溶液、 NaOH溶液、 培养皿、保鲜膜、 滤纸、pH试纸、 铅笔芯（石墨棒）、 9v干电池、 导线、 注射器 【实验探究】——电解饱和NaCl溶液 按照图示组装仪器 【实验探究】——电解饱和NaCl溶液 实验操作提示： 1、按图示组装装置。 2、用铅笔芯戳破保鲜膜，与两块pH试纸接触，接通电源十秒钟，将铅笔芯移开，观察现象。 3、记录现象。 4、将注射器中的NaOH 溶液注入培养皿中，吸收尾气。 【温馨提示】：注意实验安全。 培养皿中的pH试纸已经用饱和NaCl 溶液润湿。 用铅笔芯将覆盖在培养皿上的保鲜膜戳破，接触润湿的pH试纸后，十秒钟即可有明显的实验现象。 理论猜想 实验探究 结果分析 【实验探究】——电解饱和NaCl溶液 阳极 阴极 Administrator (A) - 理论猜想 实验探究 结果分析 【实验探究】——电解饱和NaCl溶液 湿润的淀粉-KI试纸变蓝 Administrator (A) - 分组实验 石墨作电极，电解饱和NaCl溶液 阴极 阳极 实验现象 （宏观辨识） 电极反应 (微观探析) 总反应 (符号表征) 实验结论 阴极pH试纸变蓝 阳极pH试纸变红，中间部分褪色 理论猜想 实验探究 结果分析 【实验探究】——电解NaCl溶液 2Cl-- 2e- = Cl2↑ 2H+ + 2e- === H2↑ 2NaCl + 2H2O === 2NaOH + H2 + Cl2↑ 通电 阴极离子放电顺序：H+>Na+ 阳极离子放电顺序：Cl->OH- 【知识建构】——离子放电顺序 (1)常见阳离子在阴极上放电顺序： K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+ <Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+< H+ <Cu2+<Fe3+<Ag+<Au+ 水溶液中不放电， 只在熔融态放电 (2) 常见阴离子在惰性电极上放电顺序： S2- >Ｉ->Br ->Cl- >OH- >含氧酸根离子 惰性电极(石墨、金、铂等):仅导电不参与反应 活泼电极（锌、铁、铜、银等）： 活泼电极作阳极，阳极优先失去电子 (3)电极材料一般分为两大类： 模型修正 写出用惰性电极电解下列溶液的阴阳极电极反应式和 总反应的离子方程式： （1）氯化铜溶液 （2）硫酸钠溶液 【练习】 书写电解反应式的一般思路： 先明确溶液中存在的离子 后确定出离子移动方向 再依强弱顺序放电 合并电极反应得到总反应方程式 1 2 3 4 第 ‹#› 页 课堂小结 先明确溶液中存在的离子 后确定出离子移动方向 再依强弱顺序放电 合并电极反应得到总反应方程式 电解 电解池 阴极、阳极 放电 24 【化学与生活】——制84消毒液 某升级版家用环保型消毒液发生器如上所示，用石墨(c、d)作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌消毒能力的消毒液。 那么a为电源的 极，c为电解池的 极。d电极上发生的电极反应式： ；写出与电解产生消毒液的有关的化学方程式 ； 负 阳 2H+ + 2e- === H2↑ 2NaCl + 2H2O === 2NaOH + H2 + Cl2↑ Cl2+2NaOH = NaCl + NaClO + H2O . 判断正误： 1、电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。（ ） 2、某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解可以实现。（ ） 3、电解池的阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。（ ） 4、直流电源跟电解池连接后，电子从电源负极流向电解池阳极。（ ） 【学习理解】 【作业】 查阅资料，思考电解饱和食盐水从实验室到工业大规模生产，还需解决哪些问题。 $$