电解池工作原理

第4课 电能转化为化学能——电解

【引入】电能与化学能之间的转化具有重要的实用价值，通过将电能转化为化学能，可以使许多在通常条件下不能发生的反应得以进行，这对于化工生产，金属冶炼，实验室研究以及人们的日常生活都具有十分重要的意义。

回顾知识：

1.电解水的装置是初中最早接触的电解池，回忆并书写电解水的反应，标出电子转移情况。

2.电解饱和食盐水：2NaCl+2H 2O === 2NaOH+H 2↑+Cl 2↑

演示实验：电解饱和食盐水

实验步骤：

1、向已将石墨电极连接到直流电源上的装置中注入饱和氯化钠溶液

2、打开电源（观察现象）

3、过一段时间，将湿润的淀粉碘化钾试纸放到与电源正极相连的导管口处（观察现象）

4、向与电源负极相连那端滴加酚酞试液（观察现象）

分析实验现象，得出结论：

1、两极均产生气泡

2、淀粉碘化钾试纸变蓝 验证了氯气的生成

3、滴加酚酞，溶液变红 验证了NaOH 的生成，同时推出氢气的产生

思考：

1. 通电前，氯化钠溶液中有哪些离子？这些离子的运动情况怎样？

2. 通电时，外电路上的电流方向、电子方向怎样？两极的带电情况如何？

3. 通电后，氯化钠溶液中阳离子和阴离子的运动情况怎样？

4. 两极表面发生什么反应？ 原理分析：

1.通电前，氯化钠溶液中有( Na +、Cl -、H +、OH - ) 作无规则自由运动。

2、通电后，在电场作用下，自由移动的阴阳离子改作有规则定向运动。

3、与电源负极相连的电极称为阴极，带有负电荷，( 阳离子 ) 移向这个电极且在这个电极上 得 电子，被还原。

4、与电源正极相连的电极称为阳极，带有正电荷，( 阴离子 ) 移向这个电极且将电子转移给这个电极，自身被氧化。

电解原理工作示意图

通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，在电极的作用下，电解质溶液（或熔融的电解质）中的阴阳离子定向移动形成内电路，阳离子在阴极上得到电子，发生还原反应；阴离子在阳极上失去电子，发生氧化反应，电子沿导线流入直流电源的正极，这就是电解的原理。

思考整理:1、什么是电解？

2、什么是电解池？

3、组成电解池需要那些条件？

4、如何书写电极反应式？

一、电解的原理

1、电解的概念：

让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。 电解时，电源向反应体系提供电量，电能转化为化学能而“储存”在反应产物中。

2、电解池：

（1）电解池的概念：将电能转化为化学能的装置叫做电解池。

石

墨

电极

石墨 电极

氯化钠溶液 通电

（2）电解池的构成条件：

①直流电源。

②两个固体电极，与电源正极相连的叫阳极，与电源负极相连的叫阴极。

③熔融态电解质或电解质溶液。

④构成闭合回路。

(3)电解池中电子和离子的移动方向

①电子：从电源流出后，流向电解池；从电解

池的流向电源的正极。

②离子：阳离子移向电解池的，阴离子移向电解池

的。

（4）电极反应：

①电极上进行的半反应叫电极反应。

②阳极发生氧化反应，

阴极发生还原反应。

③电解饱和食盐水的电极反应式为

阳极：2Cl-→Cl2↑+2e-（氧化反应）

阴极：2H++2e-→2H2↑（还原反应）

总反应式：

思考，讨论

饱和食盐水中的阳离子有Na+和H+，阴离子有Cl—和OH—，为什么在两极发生反应的是H+和Cl—？

原因：

若同时存在多种氧化剂或多种还原剂，要考虑何者强何者弱。因此溶液中若存在多种阳离子或多种阴离子，应考虑何者先放电。（离子在电极表面得到电子或者失去电子的过程叫做放电。）

（5）放电顺序

当电解质溶液中存在多种阳离子或阴离子时，电解质溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的，称为放电顺序。

影响放电顺序的因素

主要是离子本身的性质

其次是离子浓度、电流强度、产物状态等

阳极放电顺序：

①活性电极

首先看电极，如果为活性电极（金属活动性顺序表中Ag以前），则阳极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

②：惰性电极

阴极上阳离子放电顺序：

即阳离子的氧化性强弱顺序

K+ Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+（H+）Cu2+ Fe3+Hg2+ Ag+

放电由难到易（得电子）

阳极上阴离子放电顺序：

即阴离子还原性强弱顺序

F-、SO42-、NO3-、OH-、Cl-、Br-、I-、S2-

放电由难到易（失电子）

特别提醒

①在水溶液中只考虑： Ag+ > Hg2+ >Fe3+ > Cu2+ > （H+）

②浓度很大时： Pb2+ >Sn2+> Fe2+ >Zn2+ >(H+)

③Al3+、 Mg2+ 、 Na+ 、 Ca2+、 K+只在熔融状态下放电

小结：分析电解反应的一般思路：

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，阴极还原分析得出产物

【温馨提示】：如果阴极附近有多种氧化性离子，阳极附近有多种还原性离子根据氧化还原反应的强弱规律，以氧化性或者还原性强者优先得或失电子

课堂练习

1.（多选）如图所示的装置能够组成电解池的是（）

2、电解CuCl2溶液时，阳极有Cl-和OH-，先放电的离子是，为什么？阴极有Cu2+和H+，先放电的离子是，为什么？并试写出反应的电极反应式和化学方程式。

3. 如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。

则下列有关的判断正确的是（）

A.a为负极、b为正极

B.电解过程中，d电极质量增加

C.d为阳极、c为阴极

D.电解过程中，氯离子浓度不变