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第2課時 電解的原理
新能源汽車中的能量轉化
任務1：解密刀片電池充電原理
請根據總反應寫出刀片電池放電時的兩極反應。
放電總反應式：Li1-xFePO4+LixC6 =LiFePO4+C6
問題：電動汽車的充電原理是怎樣的？以比亞迪汽車中的刀片電池為例分析。
正極： Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- = LiFePO4
負極：LixC6－xe－=C6＋xLi+
問題1：請寫出刀片電池電極反應物逆向生成的反應。
問題2：這個轉化過程是非自發進行的氧化還原反應，如何實現？
外接電源
電解：將直流電通過電解質溶液或熔融電解質，在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程。
LiFePO4 -x e- = Li1－xFePO4+x Li+ 氧化反應
Li1－xC6＋xLi+ + xe- =LixC6 還原反應
要想實現電池繼續放電，就要重新獲得電極反應物。
任務1：解密刀片電池充電原理
強有力的手段
反應逆向進行：電極產物 電極反應物
問題3：外接電源為體系提供電子從而使反應進行，請給這個裝置補充上電源，（注意電源的正負極），并分析上述轉化是如何實現的？
LiFePO4 -x e- = Li1－xFePO4+x Li+
Li1－xC6＋xLi+ +x e- =LixC6
任務1：解密刀片電池充電原理
刀片電池主要依靠鋰離子在兩極之間的嵌入和脫出實現能量的轉化和物質的轉化。
問題4：與原電池的相比，電解池的構成條件有哪些相同和不同之處？
陽極：與電源正極相連
陰極：與電源負極相連
任務1：解密刀片電池充電原理
電解池：將電能直接轉化為化學能的裝置。
陽極
陰極
失電子，氧化反應
得電子，還原反應
負極
陰離子
陽離子
判斷電極
離子
種類
離子
遷移
離子
放電
電極反應
分析電解工作原理的一般思路：
問題5：在電解池是如何形成閉合回路的呢？內電路和外電路分別是依靠哪些粒子的遷移？怎么移動？
e-
失e-
得e-
陰極
還原反應
陽極
氧化反應
正極
任務1：解密刀片電池充電原理
e-
用惰性電極電解飽和食鹽水
任務2：深入探究電解原理
利用電解原理不僅可以為新能源汽車的電池“充能續航”，在工業生產中也有廣泛的應用。
結合電解工作原理的分析模型，預測電解初期的電極產物。
思維模型
實驗操作：
1.按圖1所示組裝裝置，培養皿中加入適量的飽和食鹽水，放入兩塊PH試紙，并覆蓋上保鮮膜。
2.用鉛筆芯戳破保鮮膜，分別與兩塊試紙接觸，接通電源十秒鐘，觀察兩根鉛筆芯附近的現象。
3.實驗結束，把電池一側的夾子取下來。記錄現象，把學案補充完整。
用惰性電極電解飽和食鹽水
任務2：深入探究電解原理
2
1
操作規范 動作迅速！
電極 陰極 陽極
實驗現象
電極反應
實驗結論 pH試紙變藍
陰極離子放電順序：H+>Na+
陽極離子放電順序：Cl->OH-
實驗探究電解氯化鈉溶液
pH試紙變紅，中間部分褪色
2H+ + 2e- = H2↑或
2H2O + 2e=H2+2OH-
2Cl－ － 2e－ = Cl2↑
氯堿工業
任務2：深入探究電解原理
總反應
K+<......常見陰離子在惰性陽極電極上放電順序：
S2- >Ｉ->Br ->Cl- >OH- >非還原性含氧酸根離子
（失電子能力越來越弱）
常見陽離子在陰極上放電順序：
任務2：深入探究電解原理
思考：為什么不同微粒放電順序會出現不同？
與離子氧化性、還原性有關
惰性電極：電極自身不反應的物質，如Au、Pt、C等。
活性電極：除Au、Pt外的金屬。
討論1： 在氯堿工業中以惰性電極為陽極，鐵為陰極。
設想如果陽極材料也選擇鐵，會對電極反應產生什么影響？
你的判斷依據是什么？
任務2：深入探究電解原理
當陽極材料為活性電極(Fe、Cu)等金屬，則陽極反應為電極材料失去電子。Fe-2e-=Fe2-
電解模型的建立
離子的放電順序除了與電極材料、離子的本身性質有關，還受離子濃度、溫度、酸堿性、離子遷移等因素的影響。
陽極材料
任務2：深入探究電解原理
通過上述分析過程，你能否能對剛才的建立的電解模型進行補充完善？
討論2：電解飽和食鹽水時，氫氧化鈉和氯氣時分別是在哪個電極上產生的？利用該裝置能否得到純凈的產品？若不能，該如何改進？
任務2：深入探究電解原理
Na+
Na+
2H2O + 2e－=H2+2OH-
2Cl－ － 2e－ = Cl2↑
陽離子交換膜
離子交換膜能有效防止氫氣和氯氣混合，提升設備安全性，避免氯氣與氫氧化鈉反應， 提高產品純度。：
解密刀片電池充電原理
電解工作原理、電解池的構成條件
初步建立電解問題的思維模型
電解飽和食鹽水
應用電解模型分析實際問題
完善分析電解問題的思維模型
任務活動
知識落實
課堂總結
1.用石墨作陽極、銅作陰極分別電解CuSO4溶液，H2SO溶液和NaOH溶液。寫出電解初期的電極反應和總反應。
2.用石墨作陰極、銅作陽極電解CuSO4溶液（無需寫總反應）
課堂評價
利用電解原理精煉粗銅(含有Zn、Fe、Ni、Ag、Pt和Au雜質)，請嘗試畫出裝置圖并寫出電極反應式(課后完成)。
課后作業

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