化学选修4电解池课件

第四章 电化学基础
第三节 电解池
【复习回顾】
想一想：构成原电池的条件是什么?
原电池的电极如何 e－
e－
判写断一?写：原电池的电极反应式? Zn
Cu
负极： Zn – 2e- = Zn2+ 正极： Cu2+ ＋ 2e- = Cu
电池总反应：Zn+Cu2+ = Zn2++Cu CuCl2溶液
联想*质疑
C
【思考9】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 ↑
实验分析：
电解氯化铜溶液微观模拟
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：电流必须是直流电
2. 电解池（电解槽）： 把电能转化为化学能的装置
【思考1】电解池的两极是怎样确定的？
３. 两个电极
e－
阴极
e－
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
总反应：
2NaCl
+
电解
2H2O =
2NaOH
+
H2
↑+
Cl2
↑
放氢生碱型 【思考7】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，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。
阴极：2Na+ +2e- = 2Na
（还原反应）
阳极
阳极：2Cl- -2e- = Cl2↑
只在熔融状态下放电：Al3+﹥Mg2+﹥Na+﹥Ca2+﹥K+
e－ 阴极
e－ 阳极
C
C
阴极：Cu2++2e-＝Cu
还原反应
CuCl 溶液
阳极：放电顺序
①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳
离子进人溶液，溶液中的阴离子不能在电极上放电。
②用惰性电极(Pt 、Au、石墨、钛等)时： 根据阴离子放电顺序加以判断：
电解 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
放氧生酸型
（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+， e－
e－
放电顺序：H+ > Na+
阴极
阳极
C
C
阴 极：2H+ + 2e— = H2 ↑
（2）溶液中所含阴离子：OH—、Cl—，
放电顺序：Cl— > OH—
NaCl溶液
阳 极：2Cl— －2e— = Cl2 ↑
惰性电极(铂、金、石墨)：
——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
e－
阴极
e－
阳极
e－
阴极
e－
阳极
C
C
Cu
Cu
CuCl2溶液
阴极：Cu2++2e-＝Cu 阳极：2Cl--2e-＝Cl2 ↑
CuCl2溶液
阴极：Cu2++2e-＝Cu 阳极：Cu-2e-＝Cu2+
C
如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液 中，外接直流电源，这还是原电池装置?
CuCl2溶液
实验4-2：用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液
现象
阴极：碳棒上有一层红色的物质析出
——铜
阳极
阴极
阳极：有气泡，气体有刺激性气
味，并能使 湿润的KI-淀
粉试纸变蓝 ——Cl2
氯 气
铜
CuCl2溶液
结论：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
（氧化反应）
氯 气
总式：2NaCl 电解 2Na+Cl2 ↑
熔融NaCl
阴极 钠
【思考8】分析电解反应（用惰性电极时）的 一般思路是什么？
小结1：分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路：
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
CuCl 溶液
电解电解质型
（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+， e－
e－
放电顺序：H+ > Na+
阴极
阳极
C
C
阴 极：2H+ + 2e— = H2 ↑
（2）溶液中所含阴离子：OH—、SO42—，
放电顺序：OH— >SO42— 阳 极：4OH- - 4e- =2H2O+O2
Na2SO4溶液
↑
总反应： 2H2O 电解 2H2 ↑ + O2 ↑
电解水型
（1）溶液中所含阳离子：H+、Cu2+， e－
e－
放பைடு நூலகம்顺序：Cu2+>H+
阴极
阳极
C
C
阴 极：Cu2+ + 2e— = Cu
（2）溶液中所含阴离子：OH—、SO42—，
放电顺序：OH— >SO42— 阳 极：4OH- - 4e- =2H2O+O2
CuSO4溶液
↑
总反应：2CuSO4+ 2H2O
5. 电极反应式的书写：
（以电解CuCl2 为例）
e－
阴极
e－
阳极
阳离子移向阴极放电
阴极：Cu2++2e-＝Cu
还原反应 C
C
阴离子移向阳极放电
阳极：2Cl--2e- ＝Cl2 ↑ 氧化反应
总反应式：
电解
CuCl2
Cu+Cl2 ↑
【思考5】什么叫放电？
CuCl2溶液
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 【思考6】为什么Cu2+、Cl-放电，而不是H+和OH-
阴离子的放电顺序：
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子）
>说F明- ：在水溶液中只考虑：S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-
e－﹥OH-
阴极
e－
阳极 阴极：Cu2++2e-＝Cu 还原反应
C
C 阳极：2Cl--2e-＝Cl2 ↑ 氧化反应
总反应：CuCl2 电解 Cu+Cl2 ↑
【4.思形考成2】电形解成池电的解条池件的条件是什么？
⑴与电源相连的两个电极
e－
e－
⑵电解质溶液或熔化的电解质 阴极
阳极
⑶形成闭合回路
C
C
电子流向:
从负极→阴极，再从阳极→正极。 CuCl2溶液
【（思注：考电3子】只在在外电电解路定过向程移中动，，不电能从子溶、液中离移子动）
离子定向移动的方向: 是如何形成闭合回路 的呢阳阴？离离子子向 向阴 阳极 极移 移动动。, 【思考4】电解质溶液导电的实质是什么？
6.离子放电顺序
阴极:阳离子放电:
Ag+﹥Hg2+﹥Fe3+﹥Cu2+﹥[H+] ﹥ Pb2+﹥Sn2+﹥Fe2+﹥Zn2+﹥ [H+] ﹥ Al3+﹥Mg2+﹥Na+﹥Ca2+﹥K+
【说明】：
水溶液中只考虑：Ag+﹥Hg2+﹥Fe3+﹥Cu2+﹥【H+】
浓度很大时排在H+前面：Pb2+﹥Sn2+﹥Fe2+﹥Zn2+﹥[H+]