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 2O2Cu+O 2↑+2H 2SO 45、电离、水解和电解的比较HCN+OHCu(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HHHAlNH4+OH NH3↑+H2ONHAl(OH)CHOOO7、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）O10、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 2O2H 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 2Cu+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 2O2NaOH+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。

阴极：2Cu 2++4e -=Cu 阳极：4OH --4e -=O 2↑+2H 2O 总反应：2CuSO 4+2H 2O2Cu+O 2↑+2H 2SO 4阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是Cu 以及H 2SO 4、O 2。

电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。

如电解CuSO 4溶液，复原需加入CuO 。

pH 变化情况：溶液pH 显著变小。

吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 电化腐蚀类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强正极反应 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- 2H+ + 2e-==H2↑ 负极反应 Fe －2e-==Fe2+ Fe －2e-==Fe2+腐蚀作用 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 发生在某些局部区域内 吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别11、电解原理的应用 ⑴氯碱工业如电解饱和食盐水可制得NaOH 、Cl 2、H 2，而电解稀NaCl 溶液可制备NaClO 。

2NaCl+2H 2O2NaOH+H 2↑+Cl 2↑⑵电镀 利用电解原理进行设计电镀与一般的电解本质相同，但在电极材料、电极反应（是同种金属的得失电子，宏观上无新物质生成）、溶液浓度（电解过程浓度一般会发生变化，但电镀则不变）的变化等均有差别。

⑶精炼铜⑷电解法冶炼金属一些较活泼的金属常用电解的方法冶炼，如Na 、Mg 、Al 等金属（这是因为这些金属的阳离子的氧化性很弱，难以找到经济实用的还原剂，从这个意义上看，电源的负极是最强的还原剂）。

二、铜的电解精炼原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO 4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。

CuSO 4溶液中主要有Cu 2+、SO 、H +、OH -，通电后H +和Cu 2+移向阴极，并在阴极发生Cu 2++2e -=Cu ；OH -和SO 移向阳极，但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，主要为阳极（活泼及较活泼金属）发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu-2e -=Cu 2+。

电解过程中，比铜活泼的Zn 、Fe 、Ni 等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu 2++2e -=Cu ，这会导致电解液中硫酸铜的浓度不发生变化；Ag 、Au 不如Cu 易失电子，Cu 溶解时它们以阳极泥形式沉积下来，可供提炼Au 、Ag 等贵金属。

结论：该过程实现了提纯铜的目的。

三、电镀铜电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。

电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。

工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。

四、电解的有关计算1．计算的原则(1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。

(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。

(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子2．计算的方法(1)根据电子守恒法计算：用于串连电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。

电解计算时常用的定量关系为：4e－～4H＋～4OH－～2H2～O2～2Cu～4Ag。

[尝试运用]将含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为(不考虑产生的气体在水中的溶解) ( B )A．3.36 L B．5.6 LC．6.72 L D．13.44 L[解析] 阴极析出铜0.3 mol，由Cu2＋＋2e－===Cu知Cu2＋得到0.6 mol电子，根据2Cl－－2e－===Cl2↑，求出当溶液中Cl－全部参与电极反应时，放出Cl2 0.2 mol，失去电子0.4 mol。

因此在阳极还有OH－放电，根据4OH－－4e－===2H2O＋O2↑和电子守恒在阳极有0.05 mol O2放出，即阳极共放出0.25 mol标准状况下为5.6 L的气体。