高二化学电解原理及其应用
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第四单元 电解原理及其应用
第一节 电解原理
第一课时
复习：原电池 --化学能转变成电能
1．什么叫原电池？ 2．画出铜锌原电池的装置图
注明两极的名称和电子流向，写出两极 的反应式． 3．构成原电池的三要素是什么？
三要素：①活泼性不同的两种金属（或金属和非金属）作电极， ②电解质溶液（酸、碱、盐溶液都行），③两电极浸入电解质 溶液中，并用导线连接或直接接触形成闭合回路．
2、用惰性电极分别电解H2SO4、NaOH、 Na2SO4、Na2CO3、饱和Na2CO3，溶液的pH 值分别有何变化？
3、用惰性电极电解Na2SO4和紫色石蕊的混合 溶液，在电解过程中，阴极区、阳极区和中间 区的溶液分别显示什么颜色？
返回
思考： 用惰性电极分别电解HCl，CuCl2溶液一段时间 后，理论上讲溶液的pH值分别有什么变化？ 若要使电解后的溶液恢复原样，则应分别加入 什么物质？ 通过精确的实验证实，电解CuCl2后，溶液的 pH值实际上是降低的，其可能的原因是什么？
Ⅰ
Ⅱ
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+ >
Al3+>Mg2+Ⅲ>Na+
Ⅳ
电解质溶液电解规律
Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型 Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
H+>
思考：
1、实验室用电解水的方法制取H2或O2时，一 般不电解纯水，而是在水中加入少量的Na2SO4、 H2SO4或NaOH，为什么？
(离子定向移动)
电子流向：相反
构成电解池的条件？
4、放电顺序
（阴阳离子在两极得失电子的过程称放电）
（1）阴极——看阳离子的氧化性
阳离子得电子的顺序，按金属活动性顺序，越不活泼 的金属离子越容易得到电子．即：
K+< … < Al3+<Zn2+< Fe2+ < … Pb2+< ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+<Cu2+<Fe3+<Ag+
返回
【讨论】
1．金属导电和电解质溶液导电有什么区别？ 从作定向移动的微粒有什么不同和有没有发生 变化的角度来讨论．
2．电解和电离有什么区别？从电解和电离的 条件、变化和有没有新物质生成的角度来讨 论．
3．原电池和电解池有什么区别？以锌铜原电 池和氯化铜溶液的电解为例，从电极名称、电 流方向、电极反应和能量转变四个方面讨论．
氯化铜溶液通电后发生化学变化，这说明电流 的作用是这种化学变化的直接原因和动力．
（思考讨论） 为什么通电会引起氯化铜分解呢？ 1、通电前溶液中有哪些离子？这些离子是怎样运 动的？ 2、通电后，这些离子的运动情况有什么改变？ 3、当离子定向移动到电极表面上时，发生什么变 化？ 4、此过程能量如何变化？
总式： 2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4
若阴极上有1.6gCu析出，则电子转移数是
阳极产生气体体积为
。
mol；
思考：
1、电解NaCl水溶液，阴极产物是
；
2、电解熔融的NaCl，阴极产物是
；
3、电解ZnCl2水溶液，阴极产物是
；
4、电解ZnCl2+HCl，阴极产物是
；
5、已知Al2O3的熔点为2073°C，AlCl3的熔点为190 °C，沸点为180 °C；工业上冶炼金属铝的方法是电 解熔融的Al2O3；但这必然会消耗大量的热能，那么工 业上为何不用电解AlCl3 的方法来冶炼金属铝？
或：CuCl2电=解=Cu+Cl2 ↑
3、电解的原理
电解质在溶于水或熔融状态下电离出能 自由移动的离子．
通电时，自由离子作定向移动．阳离子 移向阴极，在阴极上得到电子而发生还 原反应．阴离子移向阳极，在阳极上失 去电子而发生氧化反应。
为什么说电解质溶液的导电过程就 是该溶液的电解过程？
电流方向：正 外 阳 内 阴 外 负
1、定义
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，叫做电解．
电解池：这种把电能转变为化学能的装 置叫电解池或电解槽．
2、电极反应式及电解总反应式
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）
阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）
电解
总反应式：Cu2++2Cl-==Cu+Cl2↑
思考
（2）阳极 ——看阳极材料和阴离子的还原性
最高价 活泼阳极（金属）>S2->I->Br->Cl->OH-> 含氧酸 >F-
根离子
思考
根据电解原理，画出电解硫酸铜水溶液 的装置图．用碳棒作两极材料，注明哪 是阳极、哪是阴极，写出两极反应方程 式及总的电解化学方程式．
阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑（被氧化） 阴极：2Cu2++4e-=2Cu（被还原）
条件 过程 特点 联系
电离
电解
定
5、原电池和电解池的比较
图例
C
氯化铜
装置名称 电极名称 电极反应 总反应式 电流方向
受保护电极
能量转化
原电池
电解池
正负极
阴阳极
负—氧；正—还
阳—氧；阴—还
Zn+2H+=Zn2++H2↑ Cu2++2Cl-电==解Cu+Cl2↑
正 外 负 内 正 正外 阳 内 阴 外 负
电能转变成化学能？
一、电解原理
演示---电解氯化铜水溶液．
把两支碳棒分别跟电源的正、负极连接 后，浸在盛有氯化铜溶液的U型管里．用 湿润的碘化钾淀粉试纸放在跟直流电源 正极相连的碳棒附近．
注意观察：
通电前，两支碳棒呈什么颜色？ 与外电源正极相连的碳棒叫阳极，通电
一段时间后，阳极及阳极附近的碘化钾 淀粉试纸有什么变化？断定有什么物质 生成？ 与外电源负极相连的碳棒叫阴极．通电 一段时间后，阴极上有什么变化？说明 有什么物质析出？
正极
阴极
化学能 电能
电能 化学能
溶液中带电粒子的移动方向
6、电解的类型（惰性电极电解水溶液）
HNO3 NaOH NaNO3 HCl CuCl2 NaCl
AgNO3
H2O H2O H2O HCl CuCl2
电解
水型 ？
电解质
分解型 ？
溶质和水 放氢生碱型
？ 溶质和水 放氧生酸型
酸
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
返回
思考：
1、用惰性电极分别电解熔融NaF和NaF水溶液，阳
极产物分别是
；
2、写出下列电极反应式：
（1）用Pt作阳极、Cu作阴极，电解MgCl2、KI、 Cu(NO3)2所组成的混合溶液； （2）用Cu做阳极、Fe作阴极，电解CuCl2溶液； （3）用石墨电极电解BaCl2和NaHSO3的混合溶液。
第一节 电解原理
第一课时
复习：原电池 --化学能转变成电能
1．什么叫原电池？ 2．画出铜锌原电池的装置图
注明两极的名称和电子流向，写出两极 的反应式． 3．构成原电池的三要素是什么？
三要素：①活泼性不同的两种金属（或金属和非金属）作电极， ②电解质溶液（酸、碱、盐溶液都行），③两电极浸入电解质 溶液中，并用导线连接或直接接触形成闭合回路．
2、用惰性电极分别电解H2SO4、NaOH、 Na2SO4、Na2CO3、饱和Na2CO3，溶液的pH 值分别有何变化？
3、用惰性电极电解Na2SO4和紫色石蕊的混合 溶液，在电解过程中，阴极区、阳极区和中间 区的溶液分别显示什么颜色？
返回
思考： 用惰性电极分别电解HCl，CuCl2溶液一段时间 后，理论上讲溶液的pH值分别有什么变化？ 若要使电解后的溶液恢复原样，则应分别加入 什么物质？ 通过精确的实验证实，电解CuCl2后，溶液的 pH值实际上是降低的，其可能的原因是什么？
Ⅰ
Ⅱ
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+ >
Al3+>Mg2+Ⅲ>Na+
Ⅳ
电解质溶液电解规律
Ⅰ与Ⅲ区：电解电解质型 Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
H+>
思考：
1、实验室用电解水的方法制取H2或O2时，一 般不电解纯水，而是在水中加入少量的Na2SO4、 H2SO4或NaOH，为什么？
(离子定向移动)
电子流向：相反
构成电解池的条件？
4、放电顺序
（阴阳离子在两极得失电子的过程称放电）
（1）阴极——看阳离子的氧化性
阳离子得电子的顺序，按金属活动性顺序，越不活泼 的金属离子越容易得到电子．即：
K+< … < Al3+<Zn2+< Fe2+ < … Pb2+< ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+<Cu2+<Fe3+<Ag+
返回
【讨论】
1．金属导电和电解质溶液导电有什么区别？ 从作定向移动的微粒有什么不同和有没有发生 变化的角度来讨论．
2．电解和电离有什么区别？从电解和电离的 条件、变化和有没有新物质生成的角度来讨 论．
3．原电池和电解池有什么区别？以锌铜原电 池和氯化铜溶液的电解为例，从电极名称、电 流方向、电极反应和能量转变四个方面讨论．
氯化铜溶液通电后发生化学变化，这说明电流 的作用是这种化学变化的直接原因和动力．
（思考讨论） 为什么通电会引起氯化铜分解呢？ 1、通电前溶液中有哪些离子？这些离子是怎样运 动的？ 2、通电后，这些离子的运动情况有什么改变？ 3、当离子定向移动到电极表面上时，发生什么变 化？ 4、此过程能量如何变化？
总式： 2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4
若阴极上有1.6gCu析出，则电子转移数是
阳极产生气体体积为
。
mol；
思考：
1、电解NaCl水溶液，阴极产物是
；
2、电解熔融的NaCl，阴极产物是
；
3、电解ZnCl2水溶液，阴极产物是
；
4、电解ZnCl2+HCl，阴极产物是
；
5、已知Al2O3的熔点为2073°C，AlCl3的熔点为190 °C，沸点为180 °C；工业上冶炼金属铝的方法是电 解熔融的Al2O3；但这必然会消耗大量的热能，那么工 业上为何不用电解AlCl3 的方法来冶炼金属铝？
或：CuCl2电=解=Cu+Cl2 ↑
3、电解的原理
电解质在溶于水或熔融状态下电离出能 自由移动的离子．
通电时，自由离子作定向移动．阳离子 移向阴极，在阴极上得到电子而发生还 原反应．阴离子移向阳极，在阳极上失 去电子而发生氧化反应。
为什么说电解质溶液的导电过程就 是该溶液的电解过程？
电流方向：正 外 阳 内 阴 外 负
1、定义
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，叫做电解．
电解池：这种把电能转变为化学能的装 置叫电解池或电解槽．
2、电极反应式及电解总反应式
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）
阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）
电解
总反应式：Cu2++2Cl-==Cu+Cl2↑
思考
（2）阳极 ——看阳极材料和阴离子的还原性
最高价 活泼阳极（金属）>S2->I->Br->Cl->OH-> 含氧酸 >F-
根离子
思考
根据电解原理，画出电解硫酸铜水溶液 的装置图．用碳棒作两极材料，注明哪 是阳极、哪是阴极，写出两极反应方程 式及总的电解化学方程式．
阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑（被氧化） 阴极：2Cu2++4e-=2Cu（被还原）
条件 过程 特点 联系
电离
电解
定
5、原电池和电解池的比较
图例
C
氯化铜
装置名称 电极名称 电极反应 总反应式 电流方向
受保护电极
能量转化
原电池
电解池
正负极
阴阳极
负—氧；正—还
阳—氧；阴—还
Zn+2H+=Zn2++H2↑ Cu2++2Cl-电==解Cu+Cl2↑
正 外 负 内 正 正外 阳 内 阴 外 负
电能转变成化学能？
一、电解原理
演示---电解氯化铜水溶液．
把两支碳棒分别跟电源的正、负极连接 后，浸在盛有氯化铜溶液的U型管里．用 湿润的碘化钾淀粉试纸放在跟直流电源 正极相连的碳棒附近．
注意观察：
通电前，两支碳棒呈什么颜色？ 与外电源正极相连的碳棒叫阳极，通电
一段时间后，阳极及阳极附近的碘化钾 淀粉试纸有什么变化？断定有什么物质 生成？ 与外电源负极相连的碳棒叫阴极．通电 一段时间后，阴极上有什么变化？说明 有什么物质析出？
正极
阴极
化学能 电能
电能 化学能
溶液中带电粒子的移动方向
6、电解的类型（惰性电极电解水溶液）
HNO3 NaOH NaNO3 HCl CuCl2 NaCl
AgNO3
H2O H2O H2O HCl CuCl2
电解
水型 ？
电解质
分解型 ？
溶质和水 放氢生碱型
？ 溶质和水 放氧生酸型
酸
S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
返回
思考：
1、用惰性电极分别电解熔融NaF和NaF水溶液，阳
极产物分别是
；
2、写出下列电极反应式：
（1）用Pt作阳极、Cu作阴极，电解MgCl2、KI、 Cu(NO3)2所组成的混合溶液； （2）用Cu做阳极、Fe作阴极，电解CuCl2溶液； （3）用石墨电极电解BaCl2和NaHSO3的混合溶液。