高中化学选修4电解池教案

电解池教案

一．电解池的构成条件和工作原理

阳极：发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子电源负极→阴极，阳极→电源正极

以电解CuCl2 溶液为例

1．电极

阳极—与电源正极相连

阴极—与电源负极相连

隋性电极—只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)

活性电极—既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)

【问】：通电前和通电时分别发生了怎样的过程？

通电前：CuCl2=Cu2++2Cl- H2O H++OH-

通电中：阳离子（Cu2+,H+）向阴极移动被还原；

阴离子（Cl-,OH-）向阳极移动被氧化

【讲】：即在电极上分别发生了氧化还原反应，称电极反应。2．电极反应( 阳氧阴还 )

【巧记】:阳—氧 yang

阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)

阴极：Cu2++2e-=Cu(还原)

总电极方程式：___________________

3．电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。

电解池：借助电流引起氧化还原反应的装置，即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。

【问】：构成电解池的条件是什么？

【答】电源、电极、电解质构成闭和回路。

【思考】：电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电，阴极放电的是Cu2+而不是H+？

二．离子放电顺序：

阴极：阳离子放电（得电子）顺序——氧化性

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阳极:(1)是惰性电极（Pt，Au，石墨）时：阴离子在阳极上的放电顺序（失e-）:S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-(SO32-/MnO4->OH-)

(2)是活性电极（在金属活动顺序表中Ag以前）时：电极本

身溶解放电

【练习】：电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。

三．电解规律

（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解

水，电解水型。

（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属，放氧生酸型。

【练习】：电解硫酸铜方程式。

加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液：氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。

（3）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型。

（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属，放氢生碱型。

四．电解中电极附近溶液pH值的变化

（1）电极区域 A．阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。

B．阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。（2）电解质溶液中 A．电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈

酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原

溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。

B．电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。

但象CuCl2变大

C．电解过程中,只产生H2, pH变大。

D．电解过程中,只产生O2, pH变小。

过渡：如果把阳极换成铜棒，阳极发生的反应就是铜自身溶解，如果电解质是硫酸，阴极析出的是什么？也是铜，这就是我们的铜

的电解精炼法。

五、电解原理的应用

5.1电解饱和食盐水

5.1.1装置

2．原理

(1)电极反应： 阳极：发生氧化反应、电极反应式为： 2Cl －－2e －===Cl2↑ 阴极：发生还原反应，电极反应式为：2H ＋＋2e －===H2↑

(2)总反应式：2NaCl ＋2H 2O =====电解

2NaOH ＋Cl 2↑＋H 2↑

离子方程式：2Cl －＋2H 2O =====电解

2OH －＋Cl 2↑＋H 2↑

5.2电镀

1．定义

电镀是应用 电 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 金属 或合金的方法。

2．电镀池的构成

(1)实例：(往铁件上镀铜)

①阴极材料：Fe，电极反应式： Cu2＋＋2e－===Cu

②阳极材料Cu，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋

③电解质溶液： CuSO4 溶液。

(2)电镀的目的主要是增强金属抗腐蚀能力，增强美观和

表面硬度。

5.3电解精炼铜

5.4 电冶金

1．金属冶炼的本质

使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中 还原出来。如M n ＋＋n e －===M 。

2．电冶金

电解是最强有力的氧化还原手段，适用于一些 活泼金属 单质的制取，如冶炼钠、镁、铝等活泼金属。

3．电解熔融的氯化钠

阳极反应： 2Cl －－2e －===Cl2↑；

阴极反应： 2Na ＋＋2e －===2Na

总反应： 2NaCl(熔融)=====电解

2Na ＋Cl 2↑

【例1】下列关于铜电极的叙述中，正确的是( )

A ．铜锌原电池中铜是正极

B ．用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极

C ．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阴极

D ．电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极

分析：本题主要考查了原电池、电解池的区别。A叙述的是原电池，铜不如锌活泼，铜应为正极。B、C、D叙述的是电解池。电解池的阳极发生失去电子的氧化反应，阴极发生得到电子的还原反应，所以精炼粗铜时，粗铜应作为阳极，镀铜时铜也应作为阳极以提供Cu2＋，而电解稀硫酸时，如把铜作为阳极，铜就会首先放电，阳极就不能产生氧气。

【例2】在某镀件镀铜时，电镀液中CuSO4溶液的浓度是否发生变化？分析：在镀件镀铜时，阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e －===Cu，所以电镀法中c(CuSO4)保持不变。

答案：电镀液中CuSO4浓度保持不变。

【例3】电解精炼铜时，粗铜中的杂质(如Zn、Fe、Au等)到哪里去了？

答案：粗铜中的Zn、Fe比Cu先失电子转变为Zn2＋、Fe2＋进入电解质溶液中；而比Cu不活泼的Au不失电子，在Cu大量消耗时，Au 从粗铜板上脱落在阳极区形成阳极泥。

【例4】用惰性电极电解饱和食盐水，当电源提供给0.2 mol电

子时停止通电。若此溶液体积为2 L，则所得电解液的pH是( ) A．1 B．8 C．13 D．14

分析：电解食盐水时供给0.2 mol电子，则消耗的H＋为0.2 mol，同时产生OH－0.2 mol，溶液体积为2 L，则c(OH－)＝0.1 mol/L，故pH＝13。

【例5】设计简单的实验证明电解饱和食盐水时，阴极有