1.3 电能转变为化学能——电解 第1课时（同步课件）化学鲁科版选择性必修1

鲁科版选择性必修 1 第一章 化学反应与能量转化 第1课时 电解的原理 第3节 电能转变为化学能——电解 电解的基本概念和原理 2 1 3 电解的规律 电解熔融氯化钠实验 1.通过电解熔融 NaCl 实验，能说出电解的原理和电解池的构成条件； 2.根据电解的放电规律，确定电极产物，会书写电极方程式。 重点：电解与电解池概念；电解池的工作原理。 难点：理解电极反应规律；电极方程式的书写。 空间站的“生命之氧”与“魔法水箱” 天宫空间站的‘魔法水箱’本质是电解池，它将电能转化为化学能，把水分解为氢气和氧气。今天我们就来学习电解的原理：电解池如何构成？通电时电子和离子怎么移动？两极发生什么反应？我们先从电解熔融氯化钠实验入手，请大家观察两极变化，思考微观过程。 电解熔融氯化钠实验 01 一、电解熔融氯化钠实验 任务一 实验探究——熔融氯化钠的“电”解 通电前 熔融的NaCl中有哪些微粒？如何运动？ Na + Cl - 阳离子： 阴离子： 做无规则运动 通电后 1、熔融的NaCl中Na+与Cl-如何运动？ 2、移动到两电极表面的Na+与Cl-将发生什么反应？ 任务一 实验探究——熔融氯化钠的“电”解 一、电解熔融氯化钠实验 石墨 铁 Cl－ Na＋ Na＋ Na＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Na＋ e- e- e- e- Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 1、通电后，熔融NaCl中的离子如何移动？ Na+移向铁电极 Cl-移向石墨电极 ？ 异电相吸 任务一 一、电解熔融氯化钠实验 2Na++2e-=2Na 发生还原反应 2、移动到两个电极表面的Na+ 和Cl- 将分别发生什么变化？ 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 发生氧化反应 总反应：2NaCl 2Na + Cl2↑ 通电 阴极： 阳极： 石墨 铁 Cl－ Na＋ Na＋ Na＋ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Cl－ Na＋ e- e- Na＋ Na＋ Na＋ Na＋ 实验探究——熔融氯化钠的“电”解 【例1】如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列正确的是(　　) A.电流从负极流出，流入铁电极 B.石墨电极为正极，发生还原反应 C.Na＋在铁电极上得到电子被还原为钠单质 D.装置中两个电极可以互换 C 一、电解熔融氯化钠实验 【变式1】用石墨棒做阳极、铁棒做阴极电解熔融的氯化钠，下列说法中正确的是（ ） A.石墨周围有大量的Na＋ B.铁棒质量增加 C.电子通过电解质溶液由石墨棒流向铁棒 D.铁棒电极发生氧化反应 B 电解的基本概念和原理 02 任务二 自主学习——电解的基本概念 二、电解的基本概念和原理 1、电解是将电流通过________________或________________，在两个电极上分别发生______________________的过程。 2、电解池（也叫电解槽）是将_________转化为___________的装置。 3、电极名称 ①阴极：与电源________相连的电极，发生________反应。 ②阳极：与电源________相连的电极，发生________反应。 电解质溶液　 氧化反应和还原反应　 电能　 化学能　 负极　 还原　 正极　 氧化　 熔融电解质 电子从________到________；从________到________。 负极　 阴极　 阳极　 正极　 4、移动方向 ①阳离子移向________ ； ②阴离子移向________。 阴极　 阳极　 任务三 模型构建——电解池的工作原理 二、电解的基本概念和原理 阳离子 阴离子 发生氧化反应 发生还原反应 － ＋ 阳极 阴极 e- e- （2）与电源相连的两个电极（电极材料） （4）形成闭合回路 电解池的构成要素： （1）外加直流电源 （3）电解质溶液或熔化的电解质（离子导体） 任务三 二、电解的基本概念和原理 模型构建——电解池的工作原理 分析该电解池中， ①指出阴、阳极材料 ②阴、阳离子、电子及电流的移动方向 ③书写电极方程式 石墨棒1 石墨棒2 + - A CuCl2溶液 阴极 阳极 【例2】下图所示装置中，属于电解池的是_______（填序号）。 ③⑥ 二、电解的基本概念和原理 【变式1】某同学将电解池工作时电子、离子流动方向及电极种类等信息表示在下图中，下列有关分析完全正确的是(　　) B 二、电解的基本概念和原理 选项 a电极 d电极 Q离子 A 阳极 正极 阳离子 B 阴极 正极 阳离子 C 阳极 负极 阴离子 D 阴极 负极 阴离子 【变式2】关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是 (　　) A、原电池中失去电子的一极为负极 B、电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极 C、原电池中相对活泼的一极为正极 D、电解池中发生氧化反应的一极为阳极 C 二、电解的基本概念和原理 二、电解的基本概念和原理 小组合作 对比并总结原电池与电解池的异同点，完成表格 电极名称 电极反应 离子移动方向 电子移动方向 能量转化 原电池 原电池 电解池 电解池 负极　 正极　 阴极　 阳极　 氧化反应　 还原反应　 还原反应　 氧化反应　 正正负负　 阴阳　 负极　 导线　 正极　 负极　 阴极　 阳极　 正极　 化学能　 电能　 电能　 化学能　 电子不下水 离子不上岸 电解的规律 03 任务四 规律归纳——离子放电顺序与产物预测 三、电解的规律 以电解饱和食盐水为例： 1、饱和食盐水中存在哪些离子？它们的移动方向？ 2、阴阳极的产物分别是什么？ 3、写出电极反应式和该电极反应的化学方程式。 4、在电解食盐水的过程中，溶液的pH值如何变化？ 任务四 规律归纳——离子放电顺序与产物预测 三、电解的规律 现象： 阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝（Cl2) 阴极：有气泡，周围溶液变成红色 阴极 阳极 氯 气 饱和NaCl溶液 氢气 阳极 ： 2Cl －- 2e－＝Cl2↑ 阴极 ：2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+ H2↑+ Cl2↑ 通电 阴极产物 阳极产物 为什么Na+不在阴极发生还原反应？ 任务四 规律归纳——离子放电顺序与产物预测 三、电解的规律 阴极看阳离子的氧化性： 与金属活动顺序相反。即 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、(H+水)、Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+ (H+酸) Cu2+、Fe3+ 、Hg2+、Ag+ 得电子由难到易 阴离子先看电极材料： 活性金属电极>阴离子。即： 失电子 由难到易 ( NO3－、SO42－ 含氧酸根) 、OH－ 、Cl－、Br－ 、I－ 、S2－、 活性电极 若阳极是金属(铂、金除外)，都是金属失电子，溶液中的阴离子一律不放电 若阳极是惰性(Pt、Au、石墨)，则放电顺序如下： ( NO3－、SO42－ 含氧酸根)＜OH－ ＜Cl－＜Br－ ＜I－ ＜S2－ 产物一般为其金属单质（Fe3+ 除外） 【例3】以石墨为电极的电解池电解下列溶液，先判断阴、阳极放电离子是什么，再书写阴、阳极电极式及总反应式。 三、电解的规律 ①盐酸 ②硫酸 ③KOH溶液 ④CuSO4溶液 ⑤KCl溶液 阴极反应式 阳极反应式 总式 2Cl--2e- =Cl2↑ 2H+ +2e- =H2↑ 2HCl ==H2↑+Cl2↑ 通电 2H2O-4e- =O2↑+4H+ 4H2O+4e- =2H2↑+4OH- 4H+ +4e- =2H2↑ 4OH- - 4e- =O2↑+2H2O 2Cu2+ +4e- =2Cu↓ 2H2O-4e- =O2↑+4H+ 2H2O+2e- =H2↑+2OH- 2Cl--2e- =Cl2↑ 2H2O==2H2↑+O2↑ 通电 2H2O==2H2↑+O2↑ 通电 2CuSO4+2H2O==2Cu↓+O2↑+2H2SO4 通电 2KCl+2H2O==H2↑+2KOH +Cl2↑ 通电 电解电解质本身型 电解水型 放O2生酸型 放H2生碱型 交流研讨 书写电极反应式需要注意哪些方面 失电子⇌升价⇌阳极，得电子⇌降价⇌阴极 电子→价态对得上 根据电解质溶液酸碱性补上H＋、OH－或H2O，依据电荷守恒定律配平反应式 环境→物质与环境相符 以实际放电的离子或者物质表示，但书写电解反应方程式时，弱电解质一定要写成化学式，并满足原子守恒 原子→守恒 三、电解的规律 【变式】用惰性电极电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上最先析出的物质分别是(　　) A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2 B 三、电解的规律 离子移向：Na+移向铁电极 Cl-移向石墨电极 电能转变为化学能——电解 电解熔融氯化钠实验 电解的基本概念和原理 电解的规律 电解：将电能转变为化学能的装置 电极判断及离子、电子移动方向 ①离子放电顺序及产物判断 ②电极方程式的书写 电解池工作原理 电极反应：2Na++2e-=2Na 2Cl- - 2e- = Cl2↑ 1.下列关于电解池的叙述正确的是(　　) A.电解池中的闭合回路仅由电子的定向移动形成 B.电子从电源的负极经导线流向电解池的阳极，从电解池的阴极经导线流向电源的正极 C.在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动 D.相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子数与阴离子在阳极上失去的电子数相等 D 2.如图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加几滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是(　　) A．逸出气体的体积，a电极的小于b电极的 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味的气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 D 3．用电解法测量某工业废气中CO的浓度，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.b为电源负极，与之相连的电极是阴极 B．阳极的电极反应为CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋ C．H＋向阴极移动 D．理论上每消耗11.2 L O2，转移2 mol电子 D 4．若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu＋2H＋===Cu2＋＋H2↑，则下列关于该装置的说法正确的是(　　) A．该装置可能是原电池，也可能是电解池 B．该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 C．该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 D．该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸 B 5.下列有关甲、乙、丙、丁四个图示的叙述正确的是(　　) C A.甲中负极反应为2H＋＋2e－===H2↑B．乙中阳极反应为Ag＋＋e－===AgC．丙中H＋向碳棒方向移动D．丁中电解开始时阳极产生黄绿色气体 感谢观看 更多练习见分层作业 鲁科版选择性必修 1