高中化学选修四-第四章第三节《电解池》课件

石墨
石墨 粗铜
纯铜 纯铜
铁
CuSO4溶液 (A)
CuSO4溶液 (B)
CuSO4溶液 (C)
二、电解原理的应用
1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）
食盐水中存在的离子：
Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
离子放电顺序：
阳离子 H+ ＞ Na+ 阴离子 Cl- ＞ OH-
阳极
阴极
电极反应：
电子的流向: 电子从外加电
源的负极流出，流到电解 e－
e－
池的阴极，再从阳极流回 阴极
阳极
电源正极。（注意：电子 C
C
只在外电路定向移动，不
能从溶液中移动）
离子定向移动的方向:
CuCl2溶液
阳离子向阴极移动,
阴离子向阳极移动。
【思考4】电解质溶液导电的实质是什么？
5、电解质溶液导电的实质
对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电 子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电 解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应； 电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组 成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应， 电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源 的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔 融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过 溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液 （或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质 溶液（或熔融态电解质）的电解过程。
【思考11】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2＋和Cl－放
电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？
溶液中Cu2+和Cl—放电完毕后，原溶液变为纯 水，此时，在纯水中存在H+和OH—， H+在阴极放 电，OH—在阳极放电，实际上是电解水的过程， 所以：
阴极：4H+ + 4e— = 2H2 ↑
阳极：4OH— －4e— =2H2O + O2 ↑ 总反应：2H2O电=解2H2↑ + O2 ↑ 【思考12】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解 质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。
阴极： 4Al 3+ + 12e- == 4Al
总反应：2Al2O3(熔融)
通电
冰晶石
4Al + 3O2 ↑
助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）
阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充
思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而 不用AlCl3?
③比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉 积形成阳极泥； ④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略小）。
二、电解原理的应用
4、电冶金
• 由于电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解 法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像 Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属，电解法几乎 是唯一可行的工业方法。
明确溶液中存在哪些离子
阴阳两极附近有哪些离子
根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、 还原性强弱判断反应的离子先后， 最后分析得出产物
【思考15】电解与电离有哪些异同呢？
小结2：电解与电离比较：
条件
电离
电解质溶于水或 受热融化状态
电解 电解质电离后， 再通直流电
过 电解质电离成为自 由移动的离子例：
程 CuCl2=Cu2++2Cl-
CuCl2溶液
阳极：还原剂－ne- = 氧化产物
总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子
（考虑电子守恒）
【思考6】电解后氯化铜的浓度如何变化？ 变小
【思考7】若要使电解质溶液复原，怎么办？ 加CuCl2
【思考8】什么叫放电？
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
【思考9】为什么Cu2+、Cl-放电，而不是
阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移
化学能转化为电能
阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移
发生氧化反应 的电极
发生还原反应 的电极
阳极（接电源正极） 阴极（接电源负极）
负极 正极
反应能否自发
不自发
自发
相同点 (从原理分析
都是氧化还原反应
【思考) 17】电解池有什么规律？
巩固练习
• 1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书 写(惰性电极，溶液)：
CuCl2溶液
——仅仅导电，不参与反应
活性电极(除铂、金外的金属)：
——既可以导电、又可以参与电极反应
【思考2】形成电解池的条件是什么？
4、形成电解池的条件 e－
e－
⑴与电源相连的两个电极 阴极
阳极
C
C
⑵电解质溶液或熔化的
电解质
⑶形成闭合回路
CuCl2溶液
【思考3】在电解过程中，电子、离子 是如何形成闭合回路的？
注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+,
不阳同极时按：（①H+）活性材料作电极时：金属在阳极失 电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容 易在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时： 溶液中阴离子的放电顺序是：
S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子）>F-
问一问：原电池的
电极如何判断?
e－
e－
负极
正极
Zn
Cu
较不活泼金属 较活泼金属 或非金属
电子流出 电子流入
CuCl2溶液
氧化反应 还原反应
原电池：将化学能转变为电能的装置。
〖复习回顾〗
写一写：原电池的 电极反应式?
G
Zn
Cu
负极： Zn – 2e- = Zn2+
正极： Cu2+ ＋ 2e- = Cu 电池总反应：Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
阳极： 2Cl - －2e- == Cl2↑ 氧化反应
Cl- H+ OH- Na+
阴极： 2H+ + 2e- == H2 ↑ 还原反应 总反应： 2NaCl+2H2O 通电 2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
2Cl

电解
2H 2O
Cl2

H2

2OH
• 若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：
阳极
阴极
实例
CuCl2
氯 气
CuCl2溶液
电极反应
阳极：2Cl--2 e- =Cl2↑ 阴极：Cu2++ 2e-=2Cu CuCl2 电解 Cu+Cl2 ↑
铜 浓度 减小
PH 复原 值
增 大
CuCl2
阳极
阴极
实例
氧
氢
气
Na2SO4溶液 气
电极反应
浓度 PH 复原 值
阳极: 4OH- - 4e- =2H2O+O2 ↑
制取金属钠
电解熔融状态的氯化钠。
阳极： 2Cl - －2e- == Cl2↑ 阴极： 2Na+ + 2e- == 2Na 总反应： 2NaCl(熔融) 通电 2Na + Cl2 ↑
4、电冶金（使用电解法冶炼像钠、镁、铝等活泼金属的
方法）
制取金属铝
电解熔融状态的氧化铝。
阳极： 6O 2- －12e- == 3O2↑
【思考1】电解池的两极是怎样确定的？
３、两个电极及电极反应
⑴、两个电极的确定及电极反应
e－
e－
阴极
阳极
C
C
CuCl2溶液 阴极：与电源负极相连——电子流进——还原反应
阳极：与电源正极相连——电子流出——氧化反应
⑵、两个电极的类型： 惰性电极与活性电极
阴极 C
阳极 C
阴极 Cu
阳极 Cu
CuCl2溶液 惰性电极(铂、金、石墨)：
阴极: Cu2+ + 2e- = Cu
CuSO4溶液 问:电解完后,CuSO4溶 液的浓度有何变化？
电解精炼铜
电解精炼铜原理：
①粗铜的溶解与纯铜的生成： 阳极（粗铜）：Cu －2e- = Cu2+ 阴极（纯铜）： Cu2+ + 2e- = Cu ②比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；
铜
CuCl2溶液
KI-淀 粉试纸变蓝 ——Cl2
结： CuCl2溶液在电流的作用下发生了 化学变化，分解生成了Cu和Cl2
实验分析：
电解氯化铜溶液微观模拟
第三节 电解池
一、电解原理 1、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、 阳两极引起氧化还原反应的过程。 注意：①电流必须是直流而不是交流。 ②熔融态的电解质也能被电解。 2、电解池（电解槽）： 把电能转化为化学能的装置
其结果又如何呢？写出电极反应。
熔融的氯化钠中有Na+和Cl— ，Na+在
阴极放电生成金属钠，Cl—在阳极放电生成
氯气。
阳极
阴极
阴极：2Na+ +2e- = 2Na
（氧化反应）
阳极：2Cl- -2e- = Cl2↑
氯 气
（还原反应）
钠
熔融NaCl
总式： 2NaCl 电解 2Na+Cl2 ↑
8：电解规律
特点
只产生自由移动 的离子
阴阳离子定向移动， 在两极上失得电子成 为原子或分子。如： CuCl2通=电=Cu+Cl2↑ 发生氧化还原反应 生成了新物质
联系 电解必须建立在电离的基础上
【思考16】电解池与原电池有哪些异同呢？
小结3：原电池与电解池的比较:
电解池