1.2.3 电解池的工作原理及应用 课件 (共47张PPT) 苏教版（2019） 选择性必修1

(课件网) 选 择 性 必 修 一 学 化 J S 第二单元 化学能与电能的转化 3 电解池的工作原理及应用 工业上分别以NaCl和Al2O3为原料，生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？上述过程中发生了什么形式的能量转化？ 温故知新 电解熔融氯化钠 2NaCl 2Na+Cl2↑ 电解熔融氧化铝 2Al2O3 4Al+3O2↑ 能量转化方式: 电能→化学能 利用原电池能实现化学能向电能的转化。而在工业生产和日常生活中，人们常常需要通过电解的方法使许多不能自发进行的反应顺利进行，电解过程中电能转化为化学能。 图1-19是电解熔融态氯化钠的原理图。 请与同学交流讨论下列问题： 交流讨论 1. 通电前（图1-20左图）和通电后（图1-20右图），熔融态氯化钠中Na＋和Cl－ 的运动有何差异？请在图1-20右侧中用箭头示意Na＋和Cl－的运动情况。 通电前，熔融氯化钠发生电离，Na+和Cl-自由移动。 通电后， Na+和Cl-在电场的作用下定向移动。 Cl-→阳极 Na+→阴极 与电源负极相连的电极称为阴极 与电源正极相连的电极称为阳极 2. 通电后电极表面分别发生了什么化学反应？请写出两电极上发生反应的电极反应式。 阳极： 阴极： 3. 请分析电解过程中电子的流向。 氯化钠在高温下熔融并发生电离，生成可以自由移动的Na＋和Cl－。在电场中，Na＋和Cl－分别向与电源负极和电源正极相连的电极定向迁移。与电源负极相连的电极上有电子流入，Na＋在该电极上得到电子，被还原为钠原子；在与电源正极相连的电极上，Cl－将电子转移给该电极，有电子流出，Cl－被氧化为氯原子，两个氯原子结合成氯分子。 其电极反应式和电解总反应式可表示为： - + 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总反应：2NaCl 2Na+Cl2↑ 电子：电源负极→阴极 电子：阳极→电源正极 还原反应 氧化反应 在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。 电解过程中电能转化为化学能。因此，人们把将电能转化为化学能的装置称为电解池。 在电解池中，与电源负极相连的电极是阴极，在阴极上发生还原反应；与电源正极相连的电极是阳极，在阳极上发生氧化反应。 电解质溶液 阴极 阳极 还原反应 氧化反应 电解池工作原理 阳离子（+） 阴离子（-） + - 电子流出 电子流入 如图1-21所示，U形管中装有氯化铜溶液，插入两根石墨棒作为电极，接通直流电源，将湿润的淀粉碘化钾 试纸放在阳极附近，观察U形管内的现象和 试纸颜色的变化。 观察思考 1. 在氯化铜溶液中存在 Cu 2＋、H＋、Cl－ 和OH－，请根据实验事实指出，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应。 2. 写出电极反应式和电解总反应式。 水是一种极弱的电解质，能电离出少量的H＋和OH－ 实验现象 ①溶液颜色_____； ②阴极上有_____生成； ③阳极附近有刺激性气味的气体产生， 能使湿润的淀粉 KI试纸_____。 变浅 红色物质 变蓝 实验结论 电解CuCl2溶液，生成了铜和氯气 电解氯化铜溶液时，理论上Cu 2＋ 、H＋ 都可能在阴极上被还原。由于Cu 2＋ 优先于H＋ 在电极上发生反应，因此，在阴极Cu 2＋ 得到电子，发生还原反应生成铜：Cu 2＋＋2e－ === Cu 同理，OH－、Cl－均可能在阳极被氧化，由于Cl－优先于OH－在电极上发生反应，因此，在阳极Cl－失去电子，发生氧化反应生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑ 电解反应为:CuCl2 === Cu+ Cl2↑ 通电 电解原理在生产中有着广泛的应用。对于比较活泼的金属，我们常用电解其熔融盐的方法制取，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融氧化铝。在氯碱工业中，通过电解饱和食盐水获得重要的化工原料———烧碱和氯气。 电解饱和食盐水时，发生如下反应： ... ...