选修4第四章第三节电解池

想一想、做一做
[例]以石墨棒为电极，请写出分别电解下列溶液时,在 阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。 (1)NaCl溶液: 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极：2H++2e-=H2↑ (2H2O 总反应：2Cl-+2H
2H++2OH-)
O = Cl2↑+H2↑+2OH2
电解
(2)CuSO4溶液: OH-在哪一极产生？ 阳极：4OH--4e-＝2H2O+O2↑ (4H2O 4H++4OH-) 2+ +4e-＝2Cu 阴极：2Cu
2、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－＝ H2 ↑
总反应：2HCl ＝ Cl2↑ + H2↑ 类型：电解电解质型 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)
活性金属 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－
除Pt、Au
电极反应：
阳极： 2Cl－ － 2e－ = Cl2↑
（氧化反应）

阴极
Cu －
－- ＋ e ＋
阳极
eoooo oooo oooo oooo oooo oooooooooooo ooooooooooo
阴极： Cu2+ ＋ 2e－ = Cu
4、根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：
Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料
和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是 B
A
阳极 阴极 电解液 石墨 石墨
B Cu
石墨
C Cu
D Cu
Fe
H2SO4溶液
Pt
H2 O
思考3：猜想在通电时在阳极和阴极各会发生什么
样的电极反应？产物可能是哪些？ 阴极区： Cu2+→Cu 阳极区： Cl-→Cl2↑ H+→H2↑ OH-→O2↑
B. 实验记录
实验现象 产物验证
—————
使湿润的碘化钾淀粉试 纸变蓝
氢气？
产物确定
阴极 阳极
有红色固 体析出 有气泡逸出
铜
氯气
氧气？
放电能力：
8、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 D．与电源负极相连的是电解槽的阴极
9、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 当电路中有0.01mol电子通过时，阴极增重 0.32g g， 阴极上的电极反应式是 Cu2+ +2e－＝Cu 。
电解池与原电池有哪些异同(续)
装置 电极 名称 原电池 电解池 负极：较活泼金属 阳极：与电源正极相连 正极：较不活泼金属 阴极：与电源负极相连 （或能导电的非金属）
阳极：氧化反应，溶液 负极：氧化反应，金属 中的阴离子失电子或电 电极 失电子 极金属失电子 反应 正极：还原反应，溶液 阴极：还原反应，溶液 中的阳离子得电子 中的阳离子得电子
略过量 2+ Na2CO3 溶液 除Ca2+. Ba
Na+、 Cl-、
适量HCl溶液 调节PH 除 CO32- 、OH-
Na+、 Cl-
CO32-
、
OH-
离子交换膜法制烧碱
离子交换膜法制烧碱
离子交换膜法制烧碱
泥沙 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-
、
Na+、
Cl-、
沉降 除泥沙
Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42略过量 BaCl2 溶液 除SO42-
Na+、
Cl-、
Ca2+
、
略过量NaOH 溶液
Ba2+ 、引入OH-
除Fe3+ Mg2+
,
Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+
6、如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关 叙述正确的是 B A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电 极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变
7、右图中x、y分别是直 流电源的两极,通电后发 现a极板质量增加,b极板 处有无色无臭气体放出, 符合这一情况的 A
电解
练习
1、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。 （1）HCl溶液 （2）Na2SO4溶液 （3）NaCl溶液
①③⑤
⑥⑦
2、分析下图，哪些是原电池，哪些是电解池。
练习：
3、在相同条件下，以石墨作为电极， 通以相同的电量，分别电解足量的 CuCl2溶液和AgNO3溶液，如果析出 64g铜，则析出银的质量为 C A．108g B．54g C．216g D．64g
阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.
阴极:产生无色、无味气体
第一个问题:
(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯, 反应方程式: Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O (2)避免生成物H2和Cl2混合, 因为: 混合遇火或遇强光爆炸
.
.
解决方法:使用离子交换膜
电解
3、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 ＝ 2Cu+O2↑ +2H2SO4 类型：放氧生酸型 实质：电解质和水都被电解 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，需加入一定量金属氧化物。
（还原反应） Cl2
总反应式：CuCl2 电解 Cu + Cl2↑
Cu2+ H+
Cl Cl － OH


单击电 子流动
电解氯化铜溶液实验装置
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，叫做电解。
2.电解池： 电能转变为化学能的装置。 3.构成电解池的条件：
①直流电源； 阴极:与电源负极相连 ②电极： 阳极:与电源正极相连
＋
C
－
C
阳极 Cl2 －－ CuCl2溶液
阴极
Cu
A：理论先行
向氯化铜溶液中通入直流电
CuCl2＝ Cu2++2ClH2O H+ + OH-
思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?
阳离子：Cu2+ 、H+ 阴离子：区移动？
Cu2+ 、H+向阴极区移动； Cl- 、OH-向阳极区移动
三、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，
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 PH 增大 。 ．
阴离子失去电子,阳离子得到电子的过程叫放电。 影响离子放电的因素：
离子得失电子的能力 离子的浓度
阴极放电顺序：氧化性强的离子先放电（得电子）。
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(浓度大时）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+ （浓度小时）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 阳极放电顺序：还原性强的离子先放电（失电子）。
第二个问题：精制食盐水
提示：
1、用什么方法除去泥沙？ 2、用什么试剂除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42—
3、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个 合理的顺序逐一除杂吗？
由于粗盐中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、 SO42—等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子 交换膜，那么如何除去这些杂质呢？
③电解质溶液或熔融电解质；
C
C
[还原反应] [氧化反应]
④形成闭合回路。
小结： ①电极反应： 阳极失电子，发生氧化反应；阴极得 （阳氧） 电子，发生还原反应。 ②离子流向：阳离子移向阴极，阴离子移 向阳极（异性相吸） ③电子流向：由电源负极流向阴极，再 由阳极流回电源的正极。
思考?
用铜电极电解氯化铜溶液会有怎样的结果？ CuCl2＝ Cu2++ 2Cl-
1、电解含氧酸、强碱溶液、活泼金属的含氧酸盐溶液时，
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O ＝ O2↑ +2H2↑ 类型：电解水型 实质：水被电解
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。
电解
第三节 电解池
探究实验1
实验 步骤
如图甲所示，将用导线连接在一起的 两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的 U型管中，观察现象。
实验 现象
无现象
CuCl
2
结论 没有且不能自发发生原电池反应 甲
溶液
分析原因: 甲装置不满足构成原电池的条件。
探究实验2
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 有CuCl2溶液的烧杯中 ， 再接通12V直流电,观察 现象。 约3～5min后切断电源。
OH。
浓度增大，
2H+ + 2e- = H2 阴极方程式：
电解 2 NaCl 2H 2 O Cl 2 H 2 2; NaOH 总化学方程式：
总离子方程式:
电解 2Cl 2H 2 O Cl 2 H 2 2OH
.
(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？
CuSO4溶液
Na2SO4溶液
5、为下图所示装置中，a、b都是惰性电极， 通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下 列说法正确的是 AC A．X是正极，Y是负极 B．X是负极，Y是正极 C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小 D．CuSO4溶液的PH值不变
•X Y • a Pt
Cu
b
CuSO4溶液
NaCl和酚酞溶液
总反应式：2Cu2++2H
O＝2Cu+O2↑+4H+ 2
H+应该在哪一极产生？
电解
电解池与原电池有哪些异同
装置 装置 实例
将化学能 定义 转变成电能的装置 将电能 转变成化学能的装置
原电池
电解池
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 ②电解质溶液 条件 ③形成闭合回路 ③形成闭合回路
导线 电子 负极 正极 流向
电源负极→电解池阴极 电解池阳极→电源正极
试一试
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↑
阴极：4Ag++4e-=4Ag
总反应式：4Ag++2H2O==4Ag
通电
+O2↑+4H+
二、电解规律：用惰性电极（金、铂和石墨）电解时 如电解H2SO4、NaOH、Na2SO4等溶液 例如：电解硫酸钠溶液
H2O
放电的顺序 阴极 阳极
H+ + OH—
Cu2+ >H+ Cu >Cl－ >OH－
阳极 ： Cu－2e－＝Cu2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu
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（若活性 金属为阳极时，该金属失电子），完成电极 反应式。（注意得失电子守恒） 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）
电解
4、电解活泼金属的无氧酸盐溶液时，如电解 NaCl溶液等。
阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+ Cl2↑ + H2↑ 类型：放氢生碱型 实质：电解质和水都被电解 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。