选修四第四章第三节《电解池》

【思考13】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 （氧化反应） 氯 阳极：2Cl -2e = Cl2↑ 气 （还原反应） 总式： 2NaCl 电解 2Na+Cl2 ↑
练习
• 4、试写出下列装置中所发生的电极反应方程式。
石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁
CuSO4溶液
CuSO4溶液
CuSO4溶液
(A)
(B)
(C)
练习
• 5、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名 称、电极反应式、二池pH值的变化情况。
6.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液
PH值的变化。 Fe Ag
联想*质疑
C
C
如果把两根石墨棒作电极插入 CuCl2 溶液中，外接直流电源， CuCl2溶液 这还是原电池装置吗？
一、电解原理（以电解氯化铜为例） 实验4-2：用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液 现象： 阴极 阴极：碳棒上有一层红色 阳极 的物质析出 ——铜 氯 有气泡，气体有刺 铜 阳极： 气 CuCl 溶液 激性气味，并能使 湿润的 KI-淀 粉试纸变蓝 ——Cl2
阳离子移向阴极放电， 阴离子移向阳极放电
６、电极反应式的书写： （以电解CuCl2 为例）
e－ 阴极
e－
C 阴极：Cu2++2e-＝Cu 还原反应 阳极：2Cl- -2e- ＝Cl2 ↑ 氧化反应 电解 总反应式： CuCl2 Cu+Cl2 ↑ 通式： CuCl2溶液 阴极：氧化剂＋ne- = 还原产物 阳极：还原剂－ne- = 氧化产物 总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子 （考虑电子守恒）
电解
（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+， 放电顺序：H+ > Na+ 阴 极：2H+ + 2e— = H2 ↑
（2）溶液中所含阴离子：OH—、Cl—， 放电顺序：Cl— > OH— 阳 极：2Cl— －2e— = Cl2 ↑
电解
总反应： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 ↑+ Cl2 ↑
３、两个电极及电极反应
⑴、两个电极的确定及电极反应
e－ 阴极 C
e－
阳极 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
⑵、两个电极的类型： 惰性电极与活性电极
阴极 C 阳极 阴极 Cu
C
阳极 Cu
CuCl2溶液
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)： ——作阳极参与电极反应、做阴极不参 与电极反应
都是氧化还原反应
【思考17】电解池有什么规律？
巩固练习
• 1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书 写(惰性电极，溶液)： H2SO4 HCl NaOH K2SO4 CuCl2 CuSO4 NaCl KMnO4 • 2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶 液时，阴极析出的物质是_____；阳极产物是 _____。 • 3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时， 阳极的产物是____；阴极的产物是____。
==Cu +Cl2
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
一、电解原理 使电流通过电解质溶液而在阴、 1、电解： 阳两极引起氧化还原反应的过程。
注意：①电流必须是直流而不是交流。
②熔融态的电解质也能被电解。
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？
电解
2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
电解质溶液用惰性电极电解的示例： 溶液 PH 电极反应 变化 减小 含氧酸 H2SO4 电 阴极:4H+ + 4e- = 2H2↑ 增大 强碱 NaOH 解水 -－4e-=O ↑+2H O 阳极 :4OH 2 2 型 活泼金属的Na2SO4 不变 含氧酸盐 举例 电解 类型 物质类别 实例 溶液 复原 方法
AgNO3 Cu Ag Cu
（ D）
C
Pt
Pt
（A）
AgNO3
CuSO4
（B）
（ C）
NaHSO4
7.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
阳极: 4OH- - 4e- =2H2O+O2 ↑ 阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑
Na2SO4
变大
2H2O
电解
2H2 ↑ + O2 ↑
不 变
加 H2O
阳极
阴极
氯 气 实例
NaCl溶液
氢 气 浓度 PH 值 复原
电极反应 阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2↑
NaCl
阴极: 2H +
通电
2NaOH +Cl2↑+H2 ↑
电解 2Cl 2 H 2O Cl2 H 2 2OH
H2O
- －2e-=Cl ↑ 阳极 :2Cl 2 HCl HCl 仅溶 无氧酸 增大 + 阴极:2H +2e = H2↑ 放氢生 质电 - － 2e- =Cl ↑ 阳极 :2Cl 不活泼金属 2 碱 CuCl2 减小 CuCl2 解 的无氧酸盐 2+ 阴极:Cu 放氧生 +2e = Cu↓ -－2e- =Cl ↑ 阳极 :2Cl 活泼金属的 溶质 2 酸 NaCl HCl 增大 ++2e- = H ↑ 阴极 :2H 2 和溶 无氧酸盐 -－4e-=O ↑+2H O 阳极 :4OH 不活泼金属 剂都 2 2 CuSO4 2++4e- = 2Cu↓ 减小 CuO 阴极 :2Cu 的含氧酸盐 电解
阳极 C
７、离子放电顺序： 阴极:
无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发 生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+, 不同时按（H+）
2
实验分析：
电解氯化铜溶液微观模拟
1、反应原理分析
（1）分析溶液的组成，找全离子并分析阴阳离子
A、CuCl2是强电解质，完全电离 CuCl2====Cu2+ + ClB、水是弱电解质，也能电离。 所以溶液中有：Cu2+ ClOHH+
(2)、通电前，离子做无规则运动
（3）通电后：阳离子移向阴极，阴离子 移向阳极，阴极颜色加深。
阳极：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入溶液，阴离子不容 易在电极上放电。 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时： 溶液中阴离子的放电顺序是：
S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子）>F-
【思考11】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2＋和Cl－放
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
【思考15】电解与电离有哪些异同呢？
小结2：电解与电离比较：
条件
电 离 电解质溶于水或 受热融化状态 电 解 电解质电离后， 再通直流电
e－ 阳极 C
CuCl2溶液
【思考4】电解质溶液导电的实质是什么？
5、电解质溶液导电的实质
对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电 子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电 解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应； 电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组 成阳极的金属电极失去电子）发生氧化反应， 电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源 的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔 融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过 溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液 （或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质 溶液（或熔融态电解质）的电解过程。 【思考5】如何书写电极反应方程式和总方程式？
阳极
阴极
钠
熔融NaCl
8：电解规律
阳极
阴极
氯 气 实例
铜
CuCl2溶液
电极反应
浓度
PH 值 减 小
复原
CuCl2
阳极：2Cl--2 e- =Cl2↑ 阴极：Cu2++ 2e-=2Cu 电解 CuCl2 Cu+Cl2 ↑
减小
CuCl2
阳极
阴极 氢 气
浓度 PH 值 复原
氧 气
实例
Na2SO4溶液
电极反应
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 = 2H2↑ + O2 ↑ 【思考12】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解 质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。
二、电解原理的应用
1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）
食盐水中存在的离子：
Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
离子放电顺序： 阳离子 H+ ＞ Na+ 阴离子 Cl- ＞ OH电极反应：
阳极 Cl- H+ OH- Na+
阴极
阳极： 2Cl - －2e- == Cl2↑ 氧化反应 还原反应 阴极： 2H+ + 2e- == H2 ↑ 总反应： 2NaCl+2H2O
（4）电极反应：阴极（—），有Cu2+ H+, 氧化性Cu2+>H+ Cu2+ ＋ 2e- = Cu 阴极碳棒上附着 一层红色物质
阳极（+）：有Cl- ,OH-还原性Cl->OH-
2Cl- +2e- == Cl2
阳极碳棒上有刺激性 气味气体生成，在阳 极放一块湿润的淀粉 KI试纸，试纸变蓝
总反应：Cu2+ + 2Cl-
问一问：原电池的 电极如何判断?
正极 较不活泼金属 较活泼金属 或非金属 电子流出 电子流入 氧化反应 还原反应 负极
Zn
e－
e－ Cu
CuCl2溶液
原电池：将化学能转变为电能的装置。
〖复习回顾〗
G
写一写：原电池的 电极反应式?
Zn
Cu
负极： Zn – 2e- = Zn2+ 正极： Cu2+ ＋ 2e- = Cu CuCl2溶液 电池总反应： Zn+Cu2+ = Zn2++Cu
阴阳离子定向移动， 过 电解质电离成为自 在两极上失得电子成 由移动的离子例： 为原子或分子。如： 2+ CuCl2=Cu +2Cl 通电 程 CuCl2==Cu+Cl2↑ 发生氧化还原反应 只产生自由移动 特点 的离子 生成了新物质 联系 电解必须建立在电离的基础上
【思考16】电解池与原电池有哪些异同呢？
+
2e- =H
2↑
减小
增 大
加 HCl
2NaCl+2H2O
电解
2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑
阳极
阴极
氧 气
铜
CuSO4溶液
实例 电极反应 浓度 PH值 CuSO4 阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ↑ 阴极：Cu2++ 2e- = Cu 减小 减小
பைடு நூலகம்
复原 加 CuO
2CuSO4+ 2H2O
CuCl2溶液
4、形成电解池的条件
e－ ⑴与电源相连的两个电极 阴极 C
e－ 阳极 C
⑵电解质溶液或熔化的 电解质 ⑶形成闭合回路
CuCl2溶液
【思考3】在电解过程中，电子、离子 是如何形成闭合回路的？
电子的流向: 电子从外加电 源的负极流出，流到电解 e－ 阴极 池的阴极，再从阳极流回 电源正极。（注意：电子 C 只在外电路定向移动，不 能从溶液中移动） 离子定向移动的方向: 阳离子向阴极移动, 阴离子向阳极移动。
小结3：原电池与电解池的比较:
电解池 能量转换
离子的迁移 方向 发生氧化反应 的电极 电能转化为化学能 阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移
原电池
化学能转化为电能 阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移 负极
阳极（接电源正极） 阴极（接电源负极）
不自发
发生还原反应 的电极
反应能否自发
正极
自发
相同点 (从原理分析)
人教版选修4 · 化学反应原理
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?
⑴两个活性不同的电极 ⑵电解质溶液(一般与活泼性强 的电极能发生氧化还原反应) ⑶形成闭合回路 (4)自发进行的氧化还原反应
Zn
e－
e－ Cu
CuCl2溶液
原电池：将化学能转变为电能的装置。
〖复习回顾〗