高中化学电解池全套(公开课)修改版

Cl2
oooo
oooooooooooo ooooooooooo
Cu2+
Cl Cl
电解氯化铜溶液实验装置
单击电子流动
一、电解池
1.电解： 使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起
氧化还原反应的过程，叫做电解。
2.电解池： 电能转变为化学能的装置。
是电能转变为化学
C
C
3.构成电解池的条件： 能的装置！
总反应式：CuCl2 电解 Cu + Cl2↑
Cl- Cl- Cl-
C u 2+
Cl-
C u 2+
ClC u 2+ Cl-
Ⅰ通电前 －＋
阴极
阳极
C u 2+
Cl-
ClCl- Cl-
C u 2+
Cu2+ C l -
Cl-
Ⅱ通电后
➢③电解池中离子和电子的移动方向
－e- ＋
－
阴极
＋
阳极
Cu
e-
oooo
oooo oooo oooo
小试牛刀!
练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电 极反应及电解总反应式。
AgNO3溶液
阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑(4H2O=4H++4OH-）
阴极：4Ag++4e-=4Ag↓ 总反应式：4Ag++2H2O通==电4Ag ↓ +O2 ↑+4H+
四、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。 （1）在NaCl溶液中,NaCl电离出Na+、Cl- ，H2O电离出H+、OH 通电后，在电场的作用下， Na+、H+ 向阴极移动，
D．与电源负极相连的是电解槽的阴极
例：在50mL 0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电
极，通电电解(不考虑水分蒸发)，则：
⑴若两极均为铜片，试说明电解过程中溶液溶 质浓度将怎样变化 不变 。
⑵若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是
Zn －2e－＝Zn2+
⑶如果两极均为铜片且不考虑H+在阴极上放电
阴离子 OH－>SO42－
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝电＝解 O2↑ +2H2↑
写电极反应 【方法小结】
▪ 1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电 离）、并分成阳离子组和阴离子组。
▪ 2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应， 而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反 应式。（注意得失电子守恒）
阴极：2H++2e-=H2↑电(解2H2O 2H++2OH-)
(2)Cu总SO反4溶应液方:程式：2Cl-+2H2O=Cl2↑+H2↑+2OH-
阳阴极极：：42OCHu-2-+ 4+e4-e＝-＝2H22COu+O2↑ (4H2O 电解
4H++4OH-) OH-在哪
总反应式：2Cu2++2H2O＝Cu+O2↑+4H+ 一极？
复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。
⑷、电解活泼金属的含氧酸盐溶液时，电解质和水 都有一部分被电解，如电解NaCl溶液等。
阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O＝电＝解 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢 复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl。
⑵、电解无氧酸溶液(氢氟酸除外)、不活泼金属的 无氧酸盐溶液，如电解盐酸、CuCl2溶液等
电解盐酸
阳极： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
阴极： 2H+ +2e－＝ 总反应：2HCl＝电＝解
H2 ↑ Cl2↑
+
H2↑
实质：电解质本身被电解
电解后溶液中溶质的质量分数减小 ，若要恢复
原来的组成和浓度，需加入一定量的 溶质 (通入一 定量的HCl气体)
当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重 1.28 g，
电解规律2：
电极材料的分类： （1）惰性电极 C Pt Au （2）活性电极 除Pt Au之外的其他金属材料
如果活性电极做阳极，则优先于电解 质溶液中的阴离子而放电！
结一结： ①电极反应：阳氧化、阴还原
②离子流向： 异性相吸
③电子流向：电子从负极流向阴极，经溶液离子 导电，再从阳极流回正极
思考? 用石墨电极电解硫酸钠溶液会有怎样 的结果： Na2SO4 ＝ 2Na++ SO2—4 H2O H+ + OH— 阳离子 H+ >Na+ 离子放电的顺序
由外电源决定 阳极：连电源正极 阴极：连电源负极
电源负极→阴极→阳极→电源正极
电流方向 （外电路）正极→负极
电源正极→阳极→阴极→电源负极
负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反应）
电极反应
正极：2H+ + 2e- =H2↑（还原原应）
能量转化
化学能→ 电能
应用
设计电池、金属防腐
阳极：2 CI- - 2e- = CI2 ↑(氧化反应) 阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)
3、电镀
⑴、概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层
其它金属或合金的过程。
⑵、电镀池形成条件
镀件
①、镀件作阴极
－+
镀层金属
②、镀层金属作阳极
③、含镀层金属阳离子 的盐溶液作电解液
⑶、电镀的特点
含镀层金属离子的盐溶液
电镀液的组成及酸碱性保持不变
4、电冶金（冶炼活泼金属钠、镁、铝等）
制取金属钠
电解熔融状态的氯化钠。
Cl-、OH- 向阳极移动。
在阳极，由于 Cl-
容易失去电子，被氧化生成Cl2 。
阳极方程式： 2Cl- - 2e- = Cl2
;
（2）在阴极，由于 H+ 容易得到电子被还原生成 H2 ．
使H2O 电离向右移动，因此阴极 OH-
PH 增大
。
浓度增大，
阴极方程式： 2H+ + 2e- = H2 。
电解
电能→化学能 氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼
练习
▪ 1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
2、下列说法或实验现象的描述不正确的是 （ B） A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中， 铜片表面出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出 现一层铁
C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴 氯化铜溶液，气泡放出速度加快
想一想，H+应该 在哪一极生成？
电解池与原电池有哪些异同
装置
原电池
电解池
装置 实例
定义
将化学能 转变成电能的装置
将电能 转变成化学能的装置
①活泼性不同的两电极 ①两电极接直流电源
形成 ②电解质溶液 条件 ③形成闭合回路
②电解质溶液 ③形成闭合回路
电解池与原电池有哪些异同(续)
装置 电极 名称
电极 反应
原电池
负极：较活泼金属 正极：较不活泼金属 （或能导电的非金属）
负极：氧化反应，金属 失电子 正极：还原反应，溶液 中的阳离子得电子
电解池
阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连
阳极：氧化反应，溶液 中的阴离子失电子或电 极金属失电子 阴极：还原反应，溶液 中的阳离子得电子
电子
导线
流向 负极
正极
电源负极→电解池阴极 电解池阳极→电源正极
有红色固 体析出
—————
铜
电极1 有气泡逸出 使淀粉碘化钾试纸变蓝 不能使带火星木条复燃
氯气
氧气？
电解原理：
．实验微观解释
①离子移动
通电前：CuCl2 = Cu2+ + 2Cl－， Cu2+、Cl－为自由移动的离子；
通电后：Cu2+ Ｈ＋移向阴极，
Cl－ ＯＨ－移向阳极； ②电极反应：
阳极： 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑（氧化反应） 阴极： Cu2+ ＋ 2e－ = Cu（还原反应）
总化学方程式：2Na2 C H 2O l C2 lH 22Na;O
总离子方程式:2 C l2 H 2O 电 C 2 解 l H 2 2 O.H
(3)电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： __阴__极__附__近__的_ 溶液无色变为红色 ，两极极板上 都有气体产生，如何检验气体的种类？
阳极:把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极 附近,产生气体可以使湿润KI淀粉试 纸变蓝色.
两个电极、 电解质溶液、
形成闭合回路、自发发生氧化还原反应
探究实验
如图所示，将两根石墨
棒分别跟直流电源的正
＋
－
极和负极连接，浸入盛
C
C
有CuCl2溶液的烧杯中 ，
再接通12V直流电,观察 电极1 现象。
电极2
－－
约3～5min后切断电源。
CuCl2溶液
实践探究
CuCl2＝ Cu2++2Cl-
1、向氯化铜溶液中通入直H流2O电 H+ + OH-
溶液时，如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等 溶液时其电极反应式为：
例如：电解硫酸钠溶液
解析
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝电＝解 O2↑ +2H2↑
实质：电解水
电解后溶液中溶质的质量分数 增大 ，若要恢复 原来的浓度，只需加入一定量的 水 即可。
⑶、电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都 有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液 等。
电解CuSO4溶液
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 2Cu2+ +4e－＝2Cu
总反应： 2CuSO4 +2H2O电＝解 2Cu+O2↑ +2H2SO4 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢
讨论：比较电解池和原电池的异同~~~~~~
装置
原电池
电解池
实例
铜锌原电池
电解氯化铜
原理
发生氧化还原反应，从而形成电流 电流通过引起氧化还原反应
形成条件 两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形 电源、电极（惰性或非惰性）、电
成闭合回路、自发发生氧化还原反应
解质（水溶液或熔融态）
电极名称 电子流向
由电极本身决定 正极：流入电子 负极：流出电子 （外电路）负极 → 正极
通直流电后，
阳极： 2Cl - －2e- == Cl2↑ 阴极： 2Na+ + 2e- == 2Na
总反应： 2NaCl(熔融) 通 电 2Na + Cl2 ↑
结论：电解法是冶炼金属的一种重要方 法，是最强有力的氧化还原的手段。
三、电解规律(用惰性电极电解时)
⑴、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐
▪ 3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。 （弱电解质的须保持分子形式）
想一想、做1、做溶液看中哪些微粒？
[例]以石墨碳棒为电极，请2写、出阳分极别区电有解哪下些列离溶子液？时, 在阴、阳两极上发生的电极反应式阴及极总区的又化有学哪方些程离式子。？ (1)NaCl溶液: 阳极：2Cl--2e-3=、Cl哪2↑个离子先放电？
原电池、电解池、电镀池判定规律
若无外接电源， 可能是原电池，然后依据原 电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”
先看电极：两极为导体且活泼性不同 再看溶液：两极插入电解质溶液中 后看回路：形成闭合回路或两极接触 若有外接电源，两极插入电解质溶液中， 则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质 溶液中的金属阳离子相同，则为电镀池，其余情 况为电解池。
第二节：电解池
1、电解质是指在水__溶_液__或_熔_融__状_态__下_能够导 电的化合物。 2、电离是指电解质在____水_溶_液_______或 ____熔_融_____状态下离解成__自_由__移_动__离_子___ 的过程。 3、原电池是_把_化__学_能__转_化_为__电_能_ 的装置 。 4、构成原电池的条件是
A：理论先行
思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?
阳离子：Cu2+ H+
阴离子：Cl- OH-
思考2：猜想在通电时在两极各会发生什么样 的电极反应？产物可能是哪些？
电极区1：Cl-→Cl2↑ OH-→O2↑ 电极区2：Cu2+→Cu H+→H2↑
实验结果交流
实验记录
氢气？
实验现象
产物验证
产物确定
电极2
1、放电规律：
阴极：氧化性强的离子先得电子
Ag+>Hg2+> Fe3+>Cu2+>Zn2+>H+(水)>Pb2+>Fe2+>… >Na+>Ca 2+ > K+
金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。
阳极：还原性强的离子先失电子
金属 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水) >含氧酸根>F－
2、铜的电解精炼
－+
⑴、粗铜所含的杂质 纯铜
粗铜
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
⑵、粗铜的精炼
以粗铜为阳极，以纯 Байду номын сангаас为阴极， 以CuSO4溶液 为电解液进行电解
CuSO4溶液
阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+ Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+
阴极： Cu2+ +2e－＝Cu
①直流电源；
与电源负极相连的电极为阴极 ②阴、阳电极
与电源正极相连的电极为阳极
③电解质溶液或熔融电解质；
4、电解本质： 一个概念：
阴离子失去电子而阳离子得到电子
的过程叫放电。 阳极（和原电池正极相连）：发生氧化反应 阴极（和原电池负极相连）：发生还原反应
思考：离子在阴、阳两极放电有顺序 吗?
电解规律