电解池教学设计()

电解原理教学设计

一、电解原理

1．电解质溶液的导电

我们知道，金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动，而电解质溶液的导电与金属导电不同。

通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用下，这些自由移动的离子改作定向移动，带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动，带正电荷的阳离子则向阴极移动，并在两极上发生氧化还原反应。我们把：

借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转化为化学能的装置叫电解池。

电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极。

物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的，对金属就是自由电子，而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。

2．电解

（1）概念：

使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。

（2）电子流动的方向：

电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子（也可能是阳极很活泼而本身失去电子）而被氧化，发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。

（3）电极反应的类型：

阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。

3、电极名称的进一步理解

⑴在原电池中，称正极、负极，其中负极流出电子 ⑵在电解池中，称阳极、阴极，其中阴极流入电子

⑶电解池的阳极与原电池的正极相连，电解池的阴极与原电池的负极相连 4、电极反应式与电解方程式的书写

书写电极反应，首先要搞清楚电极材料，然后分析溶液中离子情况，再根据阴、阳极放电的规律，得出相应的结论。

电解过程总反应方程式叫电解方程式(指电解时总的化学方程式或离子方程式)。要正确书写电解方程式，首先要正确写出电极反应式，然后分析参加电极反应的离子来自何种物质，这样才能正确写出反应物、生成物，配平且在等号上方注明“电解”或“通电”。

书写的具体步骤：

⑴先查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类

如用C 电极电解CuSO 4溶液：溶液中有CuSO 4=Cu 2++SO 42—；H 2O H ++OH -。

溶液中存在Cu 2+、H +、OH —、SO 42—共4种离子。 ⑵由放电顺序确定放电产物和电极反应 C 电极为惰性电极，不参加反应。 放电能力 Cu 2+＞H + Cu 2+放电生成Cu OH —＞SO 42—，OH —放电生成O 2 电极反应：

阴极 2Cu 2+

+4e —

=2Cu 阳极 4OH —-4e —＝2H 2O+O 2↑

溶液中余下的H +和SO 42—结合成新物质H 2SO 4。 ⑶由电极反应产物，写出总反应式――电解方程式

如上述反应中的反应物为CuSO 4和H 2O ，产物是Cu 、O 2和H 2SO 4，电解方程式为：2CuSO 4+2H 2O

2Cu+O 2↑+2H 2SO 4

5、电离、水解和电解的比较

HCN+OH

Cu(OH) 6、电离方程式、离子方程式和电极反应式、电解方程式的比较

H

H

H

Al

NH

4+OH NH

3

↑+H

2

O

NH

Al(OH)

CH

O

O

O

7、原电池、电解池和电镀池的比较

8、电解时电极放电顺序的判断

中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响。

⑴阳极放电顺序

①看电极，如果是活性电极（指金属活动顺序表Ag及Ag以前的金属）则电极材料

失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

②如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据

阴离子放电顺序加以判断。

阴离子放电顺序：

S2—＞I—＞Br—＞Cl—＞OH—＞含氧酸根＞F—（实际上在水溶液中的电解，OH—后面的离子是不可能放电的，因为水提供的OH—会放电）

⑵阴极放电顺序

阴极本身被保护，直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：

Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Mg2+（类似，在水溶液中的电解，H+后面的离子一般是不放电的，因为水提供的H+会放电）

9、电解质溶液的电解规律（惰性电极）

O

10、电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH 变化情况，电解液复原所需加入物质及电解类型（与上面的9相互对照补充）

（1）分解水型：

含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH 、H 2SO 4、K 2SO 4等）的电解。 阴极：4H ++4e -=2H 2↑ 阳极：4OH --4e -=O 2↑+2H 2O 总反应：2H 2O

2H 2↑+O 2↑

阴极产物：H 2；阳极产物：O 2。

电解质溶液复原加入物质：H 2O 。

pH 变化情况：原来酸性的溶液pH 变小，原来碱性的溶液pH 变大，强酸（含氧酸）强碱的正盐溶液pH 不变。

（2）分解电解质型：

无氧酸（除HF 外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解，如HCl 、CuCl 2等。 阴极：Cu 2++2e -=Cu 阳极：2Cl --2e -=Cl 2↑

总反应：CuCl 2

Cu+Cl 2↑

阴极产物：酸为H 2，盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。 电解液复原加入物质为原溶质，如电解CuCl 2溶液，需加CuCl 2。

pH 变化情况：如电解无氧酸溶液pH 变大但不会超过7；如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定（如：电解CuCl 2溶液时，由于生成的Cl 2溶于水产生的酸性强于Cu 2+水解产生的酸性，所以pH 下降；电解Na 2S 溶液时，由于生成NaOH 使pH 升高）。

（3）放氢生碱型：

活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaCl 、MgBr 2等。 阴极：2H ++2e -=H 2↑ 阳极：2Cl --2e -=Cl 2↑

总反应：2NaCl+2H 2O

2NaOH+H 2↑+Cl 2↑

阴极产物：碱和H 2；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH 和H 2以及Cl 2。

电解液复原加入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入HCl 。 pH 变化情况：电解液pH 显著变大 （4）放氧生酸型：

不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSO 4、AgNO 3等。