高中化学选修四-第四章第三节《电解池》课件完整版(人教版选修4)

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 成阳极的金属原子失去电子）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？
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
【思考1】电解池的两极是怎样确定的？
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 C 阴极 Cu 阳极 Cu
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____。
2
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
实验分析：
电解氯化铜溶液微观模拟
第三节
电解池
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
阳极 C
【思考6】电解后氯化铜的浓度如何变化？ 变小 【思考7】若要使电解质溶液复原，怎么办？ 加CuCl2 【思考8】什么叫放电？
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
【思考9】为什么Cu2+、Cl-放电，而不是 H+和OH-？
阴离子放电：与阴离子的还原性的相对强弱有关 阳离子放电：与阳离子的氧化性的相对强弱有关
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)
AgNO3
（D）
Cu Ag Cu 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
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
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
电极反应
阳极: 4OH- - 4e- =2H2O+O2 ↑
Na2SO4
阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑
变大
2H2O
电解
2H2 ↑ + O2 ↑
不 变
加 H2O
阳极
阴极
氯 气
NaCl溶液
氢 气 浓度 PH 值 复原
实例
电极反应 阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2↑
NaCl
阴极: 2H +
电解
2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
电解规律（惰性电极）小结
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型
如CuCl2 、HCl等
如NaCl、KI等 如CuSO4、AgNO3等
如Na2SO4、H2SO4 、NaOH等
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 阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O 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
H2O
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阳极:2Cl- －2e-=Cl2↑ HCl 仅溶 无氧酸 增大 HCl ++2e- = H ↑ 放氢生 阴极:2H 2 质电 不活泼金属 CuCl 阳极:2Cl- － 2e- =Cl2↑ 碱 增大 CuCl2 2 解 的无氧酸盐 2++2e- = Cu↓ 阴极:Cu 放氧生 活泼金属的 NaCl 阳极:2Cl-－2e- =Cl2↑ 溶质 酸 增大 HCl ++2e- = H ↑ 阴极:2H 2 和溶 无氧酸盐 阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O 不活泼金属 剂都 CuSO4 阴极:2Cu2++4e- = 2Cu↓ 减小 CuO 的含氧酸盐 电解
CuCl2溶液 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)： ——既可以导电、又可以参与电极反应
【思考2】形成电解池的条件是什么？
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
•X Y • a Pt
Cu
b
CuSO4溶液
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）
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。
e－ 阳极 C
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。
【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 - -2e- = Cl ↑ 阳极：2Cl 2 气 （还原反应） 总式： 2NaCl 电解 2Na+Cl2 ↑
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++2ClCuCl2=Cu 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？
【思考10】阴阳离子的放电顺序是什么？
７、离子放电顺序： 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电 阴极: 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+）
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 增 大
复原
阳极：2Cl--2 e- =Cl2↑ CuCl2 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 ↑
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 有气泡，气体有刺 氯 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
+
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
复原 加 CuO
2CuSO4+ 2H2O
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
恩施高中老祁
〖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
e－
Zn
e－ Cu
CuCl2溶液
原电池：将化学能转变为电能的装置。
〖复习回顾〗
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
e－
Zn
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
8.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，
电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的 pH值均减小，而在①和④两极，电极产物 的物质的量之比为1︰2的是
D
甲
• A B • 甲 KOH H2SO4 • 乙 CuSO4 AgNO3
乙
C D Na2SO4 CuSO4 HCl HNO3
9.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极， 通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下 列说法正确的是 AC A．X是正极，Y是负极 B．X是负极，Y是正极 C．CuSO4溶液的PH值逐渐减小 D．CuSO4溶液的PH值不变