課程名稱： 電流的化學效應 編授教師： 中興國中 楊秉鈞

 電流三大效應

電流的三大效應  電流的三大效應： （1）電流的 ：電能轉換為熱能或光能的現象 （2）電流的 ：電能轉換為化學能的現象  。 （3）電流的 ： 可產生 的現象 熱效應 化學效應 電解（電鍍）、 磁效應 電能 磁場 電池 熱效應 化學效應 磁效應

 電解與電解原理

William Nicholson 西元 1753－1815年 電解的發現  電解與電解原理： （1）電解的發現：  電解：以 通入電解質中，使物質分解的化學反應  在兩極發生反應，非自發反應，屬於 反應  發現者：西元1800年 英國尼可爾生，把連接伏打電池兩極 的兩條金屬線放入水中，將水電解成 氣與 氣。 直流電 吸熱 氫 氧 William Nicholson 西元 1753－1815年 尼可爾生

電解的實驗裝置  電解與電解原理： （2）電解的實驗裝置：  電源：限用 電源。  被電解物質： 。  電解槽正負極：  正極： 與電池的 極相連者 負極： 與電池的 極相連者 直流電 ⊕  電解質 正 ⊕  負 電解質

電解反應影響因素  電解與電解原理： （3）電解反應影響因素：  ：解離為正、負離子，通電而定向移動  ：  惰性電極：導電，但不參與反應  。  活性電極：導電，會參與反應  。 電解質種類 電極材質 石墨 C、鉑 Pt 銅 Cu、鋅 Zn..等 ⊕ 

負極 電解原理  電解與電解原理： （4）電解原理：  負極：  趨勢： 。 二個正離子來源： a.電解質的正離子（ ） b.水解離的氫離子（ ） 得電子 電極 電池的正極 電解槽的負極 得電子 ⊕    『電池』電解質中：正離子向正極移動 『電解』電解質中：正離子向負極移動

負極 電解原理  電解與電解原理： （4）電解原理：  負極：  反應順位與半反應。 a.先 。 （ IA、ⅡA 金屬不析出） b.後產生 。  半反應平衡原則：原子不滅、電荷不滅   析出金屬 氫氣  電解，負極順位：析、氫 在電解質中的金屬離子

正極 電解原理  電解與電解原理： （4）電解原理：  正極：  趨勢： 。 放電子的來源： a.電極本身（ ） b.水分子（ ） ⊕ 正極 電解原理  電解與電解原理： （4）電解原理：  正極：  趨勢： 。 放電子的來源： a.電極本身（ ） b.水分子（ ） 放電子 電極 電池的負極 電解槽的正極 放電子 ⊕    活性電極 『電池』電解質中：負離子向負極移動 『電解』電解質中：負離子向正極移動

正極 電解原理  電解與電解原理： （4）電解原理：  正極：  反應順位與半反應。 a.先 。 b.後產生 。 正極 電解原理  電解與電解原理： （4）電解原理：  正極：  反應順位與半反應。 a.先 。 b.後產生 。  活性電極溶解，其實是電極腐蝕。   活性電極溶解 氧氣  電解，正極順位：溶、氧 活性電極本身

 水的電解

水的電解  水的電解： （1） 電解裝置：  電源： 。  電極： 。  屬於 電極。  加入 或 。  以幫助導電。  反應：  正極：產生 。  負極：產生 。  當兩極愈靠近， 產生氣體速率愈 。 直流電 碳棒 惰性 NaOH H2SO4  ⊕ 快

水的電解  水的電解： （2） 電極反應討論：  反應：  正極：  負極：  全反應： ⊕： ： ⊕： ：  水的電解： （2） 電極反應討論：  反應：  正極：  負極：  全反應：  反應比：  氫、氧體積比＝ 。  水、氫、氧莫耳數比＝ 。  水、氫、氧質量比＝ 。 ⊕： ： ⊕： ： 2：1 2：2：1 9：1：8

水的電解重點整理 電解 電解液 正極 負極 濃度變化 pH變化 電 解 水 NaOH 氫氧化鈉 碳棒 氧氣 O2 氫氣 H2 質量不變 H2SO4 硫酸 增加 （水量減少） 增加 （愈鹼） 增加 （水量減少） 減少 （愈酸）

交流電與直流電的差異 氧氣 氫氣 1：2 1：1 區分 磁效應 熱效應 化學效應（以電解水為例） 磁針 偏轉 電磁鐵 燈泡 發亮 正極 負極 體積比 （：Ө） 直流電源 是 交流電源 否 氧氣 氫氣 1：2 氫、氧 混合氣體 氫、氧 混合氣體 1：1 （媒體：1，6’31” ；2，45” ；3，1’24” ；4，3’7”）

 硫酸銅的電解

硫酸銅的電解  硫酸銅的電解： （1） 電解裝置：  電源： 。  電極：實驗時交互使用各電極  碳棒  屬於 電極。  銅棒  屬於 電極。  電解液： ， 色，酸鹼性 性。  電極產物：依使用電極種類而異：  正極反應可能順位： 先 、後 。  負極反應可能順位： 先 、後 。 直流電 惰性 活性電極 活性 藍 弱酸 金屬離子 電極溶解 析出金屬

硫酸銅電解 電極產物 ⊕  1 2 ⊕  3 4 ⊕  5 6 ⊕  7 8

碳棒為二電極時 ） ⊕  e  ⊕ ： ⊕： 全反應： （2）電極反應討論： 甲：碳棒為兩電極時 （媒體：1，2’25”） 負極：  金屬銅析出  質量增加 正極：  產生O2  質量不變 ⊕  e ⊕  電解液：  濃度漸減  顏色變淡藍  酸性變強 （pH 降低） ： ⊕： ） 全反應：

銅棒為二電極時 ） ⊕  e  ⊕ ： ⊕： 全反應： ⊕  （2）電極反應討論： 乙：銅棒為兩電極時 負極：  金屬銅析出  質量增加 正極：  正極溶解  質量減輕 e ⊕  電解液：  濃度不變  顏色不變  酸鹼性不變 （pH 不變） ： ⊕： ） 全反應： ⊕ 

碳棒為正極、銅棒為負極時 ） ⊕  e  ⊕ ： ⊕： 全反應： （2）電極反應討論： 丙：碳棒為正極、銅棒為負極時 負極：  金屬銅析出  質量增加 正極：  產生O2  質量不變 e ⊕  電解液：  濃度減少  顏色變淡藍  酸性變強 （pH 降低） ： ⊕： ） 全反應：

銅棒為正極、碳棒為負極時 ） ⊕  e  ⊕ ： ⊕： 全反應： ⊕  （2）電極反應討論： 丁：銅棒為正極、碳棒為負極時 負極：  金屬銅析出  質量增加 正極：  正極溶解  質量減輕 e ⊕  電解液：  濃度不變  顏色不變  酸鹼性不變 （pH 不變） ： ⊕： ） 全反應： ⊕ 

範例解說 1.甲、乙、丙、丁為電解硫酸銅四槽，電極1、2、5、8為碳棒，電極3、 4、6、7為銅棒，則回答下列問題： 1.甲、乙、丙、丁為電解硫酸銅四槽，電極1、2、5、8為碳棒，電極3、 4、6、7為銅棒，則回答下列問題：  產生氧氣的電極是 ；有銅析出的電極是 。  質量增加的電極是 ；質量減少的電極是 ； 質量不變的電極是 。  濃度增加的電解槽是 ；濃度減少的電解槽是 ； 濃度不變的電解槽是 。  pH減少的電解槽是 ； pH不變的電解槽是 。  半反應式是Cu2+＋2e- → Cu的電極是？ 。  半反應式是Cu → Cu2+＋2e-的電極是？ 。 。 1、5 2、4、6、8 2、4、6、8 3、7 1、5 無 甲丙 乙丁 甲丙 乙丁 2、4、6、8 3、7

範例解說 時間  半反應式是2H2O → 4H+＋4e- ＋O2的電極是？ 。  若正、負極總質量為M公克，則電解一段時間之後，四電解槽正、負 極總質量的變化可分別用下列何圖表示？ 甲： ；乙： ；丙： ；丁： 。 1、5 A C A C 時間 （A） （B） （C） （D） M  M － M 

 電解應用 －電鍍

電鍍產品  電鍍：利用 原理，將金屬析附在另一金屬表面上。 電解

電鍍的目的與流程  電鍍： （1）意義：利用 原理，將金屬析附在另一金屬表面上。 （2）目的： 防止生鏽（功能性）  增加美觀（裝飾性） （3）電鍍流程：  前處理：表面清潔  拋光  。  去鏽  。  脫脂  。  電鍍：金屬析出  被鍍物：置於電解槽之 極。  電鍍時間越久，電鍍層厚度越 。  後處理：乾燥  水洗  溶劑洗  （揮發快，乾燥快） 電解 砂紙 稀酸 強鹼 負 厚 丙酮

銅片鍍鋅  電鍍： （4）實例討論－銅片鍍鋅 ：  儀器設置：  電源： 。  電鍍液：含有擬鍍物金屬的水溶液（如： ）  負極（金屬析出）：置放被鍍物（如： ）  正極（正極溶解）：置放擬鍍物金屬片（如： ） 直流電 銅片 ⊕  脫脂 銅片 鋅片 ⊕ 

銅片鍍鋅  電鍍： （4）實例討論－銅片鍍鋅 ：  電極反應：  正極：鋅片  正極 ，質量 。  負極：銅片  負極 ，質量 。  全反應：  電解液濃度（顏色）變化 。  正極減少質量 負極增加質量 （媒體：1，30” ；oscar，3’5” ；2，4’27” ；3，1’34”） 銅片 鋅片 ⊕  溶解 減少 鋅析出 增加 ⊕  不變 ＝

電鍍液處理  電鍍： （5）實驗室硫酸銅電鍍液處理：  回收  加入鋼絲絨（或活性比銅大者），使其發生氧化還原反應， 銅會被取代出來  電鍍： （5）實驗室硫酸銅電鍍液處理：  回收  加入鋼絲絨（或活性比銅大者），使其發生氧化還原反應， 銅會被取代出來 （媒體：1，31”） 硫酸亞鐵 （藍色） （ 綠色） （藍色） （無色）

電鍍廢水的汙染  電鍍： （6）電鍍廢水的污染  二仁溪綠牡蠣事件：銅離子污染  鍍銀廢水：含有劇毒氰化物（CN－）  桃園觀音鄉、雲林縣及彰化縣的鎘米汙染事件 （媒體：1，50” ；2，1’3”）

範例解說 1.（ ）如圖為電解槽（Ⅰ）及電解槽（Ⅱ）實驗裝置，下列有關電解 質實驗的敘述何者錯誤？　(Ａ)電極丙附近有氧氣產生(Ｂ)電 極乙和電極丁的產物相同 (Ｃ)兩電解槽通電一段時間後，溶液 顏色皆變淡(Ｄ)電解槽（ Ⅱ ）的電解液 pH下降。 C 甲 乙 丙 丁 銅溶解   銅析出   氧氣 銅析出 顏色不變 顏色變淡

範例解說 2. （ ）如圖所示，以鎳片、銅片及鎳電鍍液等構成一電路。調節可變 電阻器，使電流達到　0.1A，通電10分鐘至15分鐘，則下列敘 述何者正確？ 　(Ａ) 銅片表面漸漸被析出的鎳包起來 (Ｂ) 正極反應為　Ni2＋＋2e－→Ni (Ｃ) 負極的鎳漸漸減少 (Ｄ) 鎳電鍍液中的亞鎳離子濃度慢慢減少。 A 正極 不變  ⊕

範例解說 B Y X  ⊕ 電鍍 鐵上鍍銀 ⊕  析 溶  ⊕ 3.小緯想以鋅銅電池為電源做電鍍實驗，裝置設置如圖所示，則：  小緯的實驗目的是？ 。 （A）銀上鍍鐵 （B）鐵上鍍銀 （C）鋅上鍍銅 （D）銅上鍍鋅  鋅銅電池上的電流方向為 ；電子流方向為 。 （填：X 或Y）  甲杯的水溶液為 ，乙杯的水溶液為 。 B Y X  ⊕ 電鍍 鐵上鍍銀 ⊕  析 溶  ⊕

範例解說 C 不變  ⊕  ⊕ 3.小緯想要利用鋅銅電池在一個鐵片上鍍銀，裝置如右圖所示，則：  （ ）關於丙燒杯內的敘述，下列何者錯誤？　 （A）銀片應為正極 （B）鐵片應為負極 （C）反應一段時間後硝酸銀的濃度減少 （D）反應一段時間後銀離子的數目不變。 C 不變  ⊕ 鋅解離 銅析出  ⊕ 銀析出 銀解離

範例解說 e e e  ⊕ 3.小緯想要利用鋅銅電池在一個鐵片上鍍銀，裝置如右圖所示，則：  （ ）關於甲、乙兩燒杯內的敘述，下列何者錯誤？　 （A）甲燒杯使用的電極應為鋅片 （B）乙燒杯的電極反應後質量增加　 （C）甲燒杯可使用硫酸鋅溶液 （D）反應一段時間後乙燒杯的正離子增加。 D 減少 得電子 電極 放電子 電極  ⊕ 銅析出 鋅解離 銀析出 銀解離 e e 得電子 電極 放電子 電極 e

課程結束